Litosfera

Una litosfera (griego antiguo: λίθος [ líthos ] para "rocoso" y σφαίρα [ sphaíra ] para "esfera") es la capa rígida más externa de un planeta de tipo terrestre o satélite natural. En la Tierra, está compuesto por la corteza y la porción del manto superior que se comporta elásticamente en escalas de tiempo de hasta miles de años o más. La corteza y el manto superior se distinguen sobre la base de la química y la mineralogía.

La litosfera de la tierra

La litosfera terrestre, que constituye la capa vertical exterior dura y rígida de la Tierra, incluye la corteza y el manto superior. La litosfera está sustentada por la astenosfera, que es la parte más débil, más caliente y más profunda del manto superior. El límite entre la litosfera y la astenosfera se define por una diferencia en la respuesta a la tensión: la litosfera permanece rígida durante períodos muy largos de tiempo geológico en los que se deforma elásticamente y debido a fallas frágiles, mientras que la astenosfera se deforma viscosamente y acomoda la tensión a través de la deformación plástica.

Por lo tanto, se considera que el espesor de la litosfera es la profundidad de la isoterma asociada con la transición entre el comportamiento frágil y viscoso. La temperatura a la que el olivino se vuelve dúctil (~1000 °C o 1830 °F) se usa a menudo para establecer esta isoterma porque el olivino es generalmente el mineral más débil en el manto superior.

La litosfera se subdivide horizontalmente en placas tectónicas, que a menudo incluyen terrenos acumulados de otras placas.

Historia del concepto

El concepto de la litosfera como la fuerte capa externa de la Tierra fue descrito por AEH Love en su monografía de 1911 "Algunos problemas de la geodinámica" y desarrollado por Joseph Barrell, quien escribió una serie de artículos sobre el concepto e introdujo el término "litosfera". El concepto se basó en la presencia de anomalías de gravedad significativas sobre la corteza continental, de lo que infirió que debe existir una capa superior fuerte y sólida (a la que llamó litosfera) sobre una capa más débil que podría fluir (a la que llamó astenosfera) . Estas ideas fueron ampliadas por Reginald Aldworth Daly en 1940 con su obra seminal "Fuerza y ​​estructura de la Tierra".Han sido ampliamente aceptados por geólogos y geofísicos. Estos conceptos de una litosfera fuerte que descansa sobre una astenosfera débil son esenciales para la teoría de la tectónica de placas.

Tipos

La litosfera se puede dividir en litosfera oceánica y continental. La litosfera oceánica está asociada con la corteza oceánica (que tiene una densidad media de aproximadamente 2,9 gramos por centímetro cúbico o 0,10 libras por pulgada cúbica) y existe en las cuencas oceánicas. La litosfera continental está asociada con la corteza continental (que tiene una densidad media de aproximadamente 2,7 gramos por centímetro cúbico o 0,098 libras por pulgada cúbica) y subyace en los continentes y las plataformas continentales.

Litosfera oceánica

La litosfera oceánica se compone principalmente de corteza máfica y manto ultramáfico (peridotita) y es más densa que la litosfera continental. La litosfera oceánica joven, que se encuentra en las dorsales oceánicas, no es más gruesa que la corteza, pero la litosfera oceánica se espesa a medida que envejece y se aleja de la dorsal oceánica. La litosfera oceánica más antigua tiene típicamente unos 140 kilómetros (87 millas) de espesor. Este engrosamiento ocurre por enfriamiento conductivo, que convierte la astenosfera caliente en manto litosférico y hace que la litosfera oceánica se vuelva cada vez más gruesa y densa con la edad. De hecho, la litosfera oceánica es una capa límite térmica para la convección en el manto. El espesor de la parte del manto de la litosfera oceánica se puede aproximar como una capa límite térmica que se espesa como la raíz cuadrada del tiempo.

Aquí, es el espesor de la litosfera del manto oceánico, es la difusividad térmica (aproximadamente 1,0 × 10  m /s o 6,5 × 10  pies cuadrados/min) para rocas de silicato, y es la edad de la parte dada de la litosfera. La edad suele ser igual a L/V, donde L es la distancia desde el centro de expansión de la dorsal oceánica y V es la velocidad de la placa litosférica.

La litosfera oceánica es menos densa que la astenosfera durante algunas decenas de millones de años, pero después se vuelve cada vez más densa que la astenosfera. Si bien la corteza oceánica químicamente diferenciada es más ligera que la astenosfera, la contracción térmica de la litosfera del manto la hace más densa que la astenosfera. La inestabilidad gravitacional de la litosfera oceánica madura tiene el efecto de que en las zonas de subducción, la litosfera oceánica invariablemente se hunde debajo de la litosfera predominante, que puede ser oceánica o continental. Constantemente se produce nueva litosfera oceánica en las dorsales oceánicas y se recicla de nuevo al manto en las zonas de subducción. Como resultado, la litosfera oceánica es mucho más joven que la litosfera continental: la litosfera oceánica más antigua tiene unos 170 millones de años,

Litosfera subducida

Los estudios geofísicos de principios del siglo XXI postulan que grandes trozos de la litosfera se han subducido al manto a una profundidad de 2900 kilómetros (1800 millas) hasta cerca del límite entre el núcleo y el manto, mientras que otros "flotan" en el manto superior. Sin embargo, otros se adhieren al manto hasta 400 kilómetros (250 millas) pero permanecen "unidos" a la placa continental superior, similar a la extensión de la "tectosfera" propuesta por Jordan en 1988. La litosfera en subducción permanece rígida (como lo demuestra terremotos profundos a lo largo de la zona de Wadati-Benioff) a una profundidad de unos 600 kilómetros (370 millas).

Litosfera continental

La litosfera continental tiene un rango de espesor de aproximadamente 40 kilómetros (25 millas) a quizás 280 kilómetros (170 millas); los aproximadamente 30 a 50 kilómetros (19 a 31 millas) superiores de la litosfera continental típica son la corteza. La corteza se distingue del manto superior por el cambio de composición química que tiene lugar en la discontinuidad de Moho. Las partes más antiguas de la litosfera continental subyacen a los cratones, y la litosfera del manto allí es más gruesa y menos densa de lo normal; la densidad relativamente baja de tales "raíces de cratones" del manto ayuda a estabilizar estas regiones.

Debido a su densidad relativamente baja, la litosfera continental que llega a una zona de subducción no puede subducir mucho más allá de unos 100 km (62 millas) antes de volver a la superficie. Como resultado, la litosfera continental no se recicla en las zonas de subducción como se recicla la litosfera oceánica. En cambio, la litosfera continental es una característica casi permanente de la Tierra.

Xenolitos del manto

Los geocientíficos pueden estudiar directamente la naturaleza del manto subcontinental examinando los xenolitos del manto producidos en kimberlita, lamproita y otros conductos volcánicos. Las historias de estos xenolitos han sido investigadas por muchos métodos, incluidos los análisis de abundancia de isótopos de osmio y renio. Dichos estudios han confirmado que las litosferas del manto debajo de algunos cratones han persistido durante períodos superiores a los 3 mil millones de años, a pesar del flujo del manto que acompaña a la tectónica de placas.