Litosfære

Litosfære («steinete sfære», fra gresk λίθος (lithos), «stein») er det faste, ytterste laget på en steinete planet. På Jorden inkluderer litosfæren jordskorpen og det øvre laget av mantelen som er forbundet tvers over Mohorovicics diskontinuitetsflate. Den såkalte Moho-linjen deler litosfæren i to: Jordskorpe og øverste del av øvre mantel. Ved overgangen til den dypereliggende astenosfæren øker litosfærens temperatur på 1 250 °C brått til 1 450 °C i astenosfæren. Astenosfæren som er det svakere, varmere og dypere laget av den øvre mantelen.

Litosfærens tykkelse er variabel på ulike steder, og øker over tid, noe som er forårsaket av at jordens konveksjonssystem kjøler jordskorpen, og at dette da ledes nedover. Litosfæren er også oppdelt i tektoniske plater, som beveger seg uavhengig av og langs hverandre. Disse bevegelsene av litosfæriske plater kalles platetektonikk.

Modellen om litosfæren som jordens sterke, ytre lag, ble utviklet av Barrell, som skrev en rekke artikler som introduserte modellen. Modellen var basert på tilstedeværelsen av betydelige mengder gravitasjonsavvik over kontinentalskorpen, hvorav han avledet at det måtte finnes et sterkt øvre lag (som han kalte litosfæren) over et svakere lag som var flytende (som han kalte astenosfæren). Disse idéene ble bygget videre på av Daly (1940) og har hatt bred aksept blant geologer og geofysikere. På tross av at disse idéene om litosfæren og astenosfæren ble utviklet lenge før platetektonisk teori ble lansert på 1960-tallet, er modellen om en sterk litosfære som hviler på en svakre astenosfære, av vesentlig betydning for den teorien.

Oppdelingen av jordens ytre lag i litosfære og astenosfære må ikke forveksles med den kjemiske fordelingen av jordens ytre del i mantel og jordskorpe. Hele jordskorpen er en del av litosfæren, men litosfæren rommer generelt sett mer mantel enn jordskorpe.

Det finnes to typer litosfærer:

• Oseanisk litosfære, som er forbundet med oseanisk jordskorpe
• Kontinental litosfære, som er forbundet med kontinental jordskorpe

Den oseaniske litosfæren er typisk 50–100 km tykk (men under den midt-oseaniske rygg er den ikke noe tykkere enn den oseaniske jordskorpen), mens den kontinentale litosfæren er rundt 150 km i tykkelse, og består av rundt 50 km med jordskorpe og 100 km eller mer av den øverste mantelen. Oseanisk litosfære består i hovedsak av mafisk skorpe og ultramafisk mantel, og har høyere tetthet enn den kontinentale litosfæren, der mantelen i hovedsak er forbundet med en skorpe av felsiske bergarter. Skorpen skiller seg fra den øvre mantelen gjennom endringen i den kjemiske sammensetningen som skjer i moho diskontinuitetsflaten. Den oseaniske skorpen tykner over tid og beveger seg bort fra den midt-oseaniske rygg. Denne fortykningen skjer gjennom «ledende kjøling» , som omgjør varm astenosfære til litosfærisk mantel, og forårsaker fortykningen av litosfæren over tid. Oseanisk litosfære har en lavere tetthet enn astenosfæren i noen få titalls millioner år, men tettheten i litosfæren blir etter hvert høyere enn for astenosfæren. Gravitasjonsustabiliteten til moden oseanisk litosfære har den effekten ved subduksjonssonen at den oseaniske litosfæren alltid synker ned under den dominerende litosfæren, som kan være både oseanisk og kontinental. Ny oseanisk litosfære blir stadig skapt ved midt-oseaniske rygger, og blir resirkulert tilbake til mantelen ved subduksjonssonene. Som et resultat av dette er oseanisk litosfære mye yngre enn kontinental litosfære. Den eldste oseaniske litosfæren er rundt 170 million år gammel, mens deler av den kontinentale litosfæren er flere milliarder år gammel.

En annen karakteristisk egenskap ved litosfæren er dens flyteegenskaper. Under innflytelsen av lavintensitets-, langtidsspenningen som driver platetektoniske bevegelser, reagerer litosfæren i all vesentlighet som et rigid skall, og på det viset omformes den hovedsakelig gjennom skjørhetsbrudd. Til motsetning så omformes astenosfæren gjennom varmepåvirkning og tilpasser seg til spenninger ved hjelp av plastisk deformasjon.

Geofysikere kan studere den subkontinentale mantelens karakter ved å undersøke mantelxenolitt som har blitt brakt opp i kimberlitt og andre vulkanske lederør.

• Biosfære
• Atmosfære
• Astenosfære
• Platetektonikk

• Earth's Crust, Lithosphere and Asthenosphere (en)
• Crust and Lithosphere (en)
• Barrell, J. 1914a The strength of the Earth's crust. Journal of Geology.22, 425-433. (en)
• Barrell, J. 1914b The strength of the Earth's crust. Journal of Geology 22, 441-468. (en)
• Barrell, J. 1914c The strength of the Earth's crust. Journal of Geology 22, 655-683. (en)
• Daly, R. 1940 Strength and structure of the Earth. New York: Prentice-Hall. (en)
• Stanley Chernicoff and Donna Whitney. Geology. An Introduction to Physical Geology, 4th ed., Pearson 2007 (en)