Литосфера

Литосфера λίθος (из ошибки Lua в package.lua в строке 80: модуль «Module:Language/data/ISO 639 устарел» не найден. ( líthos ) « каменистый» и σφαίρα ( sphaíra ) «сфера») — это твердая, ^[1] внешняя каменистая оболочка планеты земной группы или естественного спутника . На Земле она состоит из земной коры и литосферной мантии , самой верхней части верхней мантии , которая ведет себя упруго во временных масштабах до тысяч лет и более. По химическому и минералогическому признакам выделяют земную кору и верхнюю мантию .

Литосфера Земли [ править ]

Литосфера Земли, составляющая твердый и жесткий внешний вертикальный слой Земли, включает земную кору и литосферную мантию (или мантийную литосферу), самую верхнюю часть мантии, не подвергающуюся конвекции. Под литосферой лежит астеносфера , которая представляет собой более слабую, горячую и глубокую часть верхней мантии, способную к конвекции. Граница литосферы и астеносферы определяется разницей в реакции на стресс. Литосфера остается жесткой в течение очень длительных периодов геологического времени, в течение которых она деформируется упруго и хрупко, в то время как астеносфера деформируется вязко и воспринимает напряжение посредством пластической деформации . ^{[ нужна ссылка ]}

Таким образом, мощность литосферы считается глубиной до изотермы, связанной с переходом от хрупкого к вязкому поведению. ^[2] Температура, при которой оливин становится пластичным (~ 1000 °C или 1830 °F), часто используется для установления этой изотермы, поскольку оливин обычно является самым слабым минералом в верхней мантии. ^[3]

Литосфера подразделяется по горизонтали на тектонические плиты , которые часто включают террейны, сросшиеся с другими плитами. ^{[ нужна ссылка ]}

История концепции [ править ]

Концепция литосферы как прочного внешнего слоя Земли была описана английским математиком А.Э. Лавом в его монографии 1911 года «Некоторые проблемы геодинамики» и получила дальнейшее развитие у американского геолога Джозефа Баррелла , написавшего серию статей об этой концепции и представившего термин «литосфера». ^[4]^[5]^[6]^[7] Концепция была основана на наличии значительных гравитационных аномалий над континентальной корой, из чего он сделал вывод, что должен существовать прочный, твердый верхний слой (который он назвал литосферой) над более слабым слоем, который мог течь (который он назвал астеносферой ). . Эти идеи были развиты канадским геологом Реджинальдом Олдвортом Дейли в 1940 году в его основополагающей работе «Прочность и структура Земли». ^[8] Они получили широкое признание геологов и геофизиков. Эти представления о сильной литосфере, покоящейся на слабой астеносфере, важны для теории тектоники плит . ^{[ нужна ссылка ]}

Типы [ править ]

Литосферу можно разделить на океаническую и континентальную литосферу. Океаническая литосфера связана с океанической корой (имеющей среднюю плотность около 2,9 грамма на кубический сантиметр или 0,10 фунта на кубический дюйм) и существует в океанических бассейнах . Континентальная литосфера связана с континентальной корой (имеющей среднюю плотность около 2,7 грамма на кубический сантиметр или 0,098 фунта на кубический дюйм) и лежит в основе континентов и континентальных шельфов. ^[9]

Океаническая литосфера [ править ]

Океаническая литосфера состоит в основном из основной коры и ультраосновной мантии ( перидотита ) и более плотная, чем континентальная литосфера. Молодая океаническая литосфера, встречающаяся на срединно-океанических хребтах , не толще земной коры, но океаническая литосфера по мере старения утолщается и удаляется от срединно-океанического хребта. Самая старая океаническая литосфера обычно имеет толщину около 140 километров (87 миль). ^[3] Это утолщение происходит за счет кондуктивного охлаждения, которое превращает горячую астеносферу в литосферную мантию и приводит к тому, что океаническая литосфера с возрастом становится все более толстой и плотной. Фактически океаническая литосфера представляет собой тепловой пограничный слой для конвекции. ^[10] в мантии. Толщину мантийной части океанической литосферы можно аппроксимировать термическим пограничным слоем, утолщающимся пропорционально квадратному корню из времени. ^{[ нужна ссылка ]} $h\,\sim \,2\,{\sqrt {\kappa t}}$

Здесь, $h$ — мощность океанической мантийной литосферы, $\kappa$ – температуропроводность (приблизительно 1,0 × 10 ⁻⁶ м ²/с или 6,5 × 10 ⁻⁴ кв. фут/мин) для силикатных пород и $t$ – возраст данной части литосферы. Возраст часто равен L/V, где L — расстояние от центра спрединга срединно-океанического хребта , а V — скорость движения литосферной плиты. ^[11]

Океаническая литосфера менее плотна, чем астеносфера, в течение нескольких десятков миллионов лет, но после этого становится все более плотной, чем астеносфера. Хотя химически дифференцированная океаническая кора легче астеносферы, тепловое сжатие мантийной литосферы делает ее более плотной, чем астеносфера. Гравитационная нестабильность зрелой океанической литосферы приводит к тому, что в зонах субдукции океаническая литосфера неизменно погружается под доминирующую литосферу, которая может быть океанической или континентальной. Новая океаническая литосфера постоянно образуется на срединно-океанических хребтах и возвращается обратно в мантию в зонах субдукции. В результате океаническая литосфера намного моложе континентальной: возраст самой старой океанической литосферы составляет около 170 миллионов лет, а возраст частей континентальной литосферы составляет миллиарды лет. ^[12]^[13]

Субдуцированная литосфера [ править ]

Геофизические исследования начала 21 века показывают, что большие куски литосферы были погружены в мантию на глубину до 2900 километров (1800 миль) почти до границы ядра и мантии. ^[14] в то время как другие «плавают» в верхней мантии. ^[15]^[16] Третьи проникают в мантию на глубину до 400 километров (250 миль), но остаются «прикрепленными» к континентальной плите над ней. ^[13] аналогично старой концепции «текосферы», к которой Иордания вновь обратилась в 1988 году. ^[17] Субдуцирующая литосфера остается жесткой (о чем свидетельствуют глубокие землетрясения в зоне Вадати-Беньоффа ) на глубине около 600 километров (370 миль). ^[18]

Континентальная литосфера [ править ]

Толщина континентальной литосферы имеет диапазон от примерно 40 километров (25 миль) до, возможно, 280 километров (170 миль); ^[3] верхняя часть типичной континентальной литосферы размером примерно от 30 до 50 километров (от 19 до 31 мили) представляет собой кору. Кора отличается от верхней мантии изменением химического состава, происходящим на разрыве Мохо . залегают древнейшие части континентальной литосферы Под кратонами , причем мантийная литосфера там толще и менее плотна, чем типичная; относительно низкая плотность таких мантийных «корней кратонов» помогает стабилизировать эти регионы. ^[12]^[13]

Из-за своей относительно низкой плотности континентальная литосфера, достигающая зоны субдукции, не может погружаться дальше, чем примерно на 100 км (62 мили), прежде чем выйти на поверхность. В результате континентальная литосфера не перерабатывается в зонах субдукции так, как перерабатывается океаническая литосфера. Вместо этого континентальная литосфера является почти постоянным элементом Земли. ^[19]^[20]

Мантийные ксенолиты [ править ]

Геологи могут напрямую изучать природу субконтинентальной мантии, исследуя мантийные ксенолиты. ^[21] подняты в кимберлитовых , лампроитовых и других вулканических трубках . История этих ксенолитов была исследована многими методами, включая анализ содержания изотопов осмия и рения . Такие исследования подтвердили, что мантийные литосферы под некоторыми кратонами сохранялись в течение периодов, превышающих 3 миллиарда лет, несмотря на поток мантии, сопровождающий тектонику плит. ^[22]

Микроорганизмы [ править ]

Верхняя часть литосферы является обширной средой обитания микроорганизмов , некоторые из которых встречаются на глубине более 4,8 км (3 миль) под поверхностью Земли. ^[23]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Скиннер, Би Джей; Портер, Южная Каролина (1987). «Земля: внутри и снаружи». Физическая геология . Джон Уайли и сыновья . п. 17. ISBN 0-471-05668-5 .
^ Парсонс Б. и Маккензи Д. (1978). «Мантийная конвекция и термическая структура плит» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 83 (B9): 4485. Бибкод : 1978JGR....83.4485P . CiteSeerX 10.1.1.708.5792 . дои : 10.1029/JB083iB09p04485 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с Пасьянос, Мэн (15 мая 2008 г.). «Толщина литосферы, смоделированная на основе дисперсии поверхностных волн длительного периода» (PDF) . Проверено 25 апреля 2014 г.
^ Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (4): 289–314. Бибкод : 1914JG.....22..289B . дои : 10.1086/622155 . JSTOR 30056401 . S2CID 118354240 .
^ Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (5): 441–468. Бибкод : 1914JG.....22..441B . дои : 10.1086/622163 . JSTOR 30067162 . S2CID 224833672 .
^ Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (7): 655–683. Бибкод : 1914JG.....22..655B . дои : 10.1086/622181 . JSTOR 30060774 . S2CID 224832862 .
^ Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (6): 537–555. Бибкод : 1914JG.....22..537B . дои : 10.1086/622170 . JSTOR 30067883 . S2CID 128955134 .
^ Дейли, Р. (1940) Прочность и структура Земли . Нью-Йорк: Прентис-Холл.
^ Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета . стр. 2–4, 29. ISBN. 9780521880060 .
^ Дональд Л. Теркотт, Джеральд Шуберт, Геодинамика. Издательство Кембриджского университета, 25 марта 2002 г. - 456
^ Штейн, Сет; Штейн, Кэрол А. (1996). «Термомеханическая эволюция океанической литосферы: последствия для процесса субдукции и глубоких землетрясений». Субдукция: сверху вниз . Серия геофизических монографий. Том. 96. стр. 1–17. Бибкод : 1996GMS....96....1S . дои : 10.1029/GM096p0001 . ISBN 9781118664575 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Джордан, Томас Х. (1978). «Состав и развитие континентальной текосферы». Природа . 274 (5671): 544–548. Бибкод : 1978Natur.274..544J . дои : 10.1038/274544a0 . S2CID 4286280 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с О'Рейли, Сюзанна Ю.; Чжан, Мин; Гриффин, Уильям Л.; Бегг, Грэм; Гронски, Джон (2009). «Сверхглубинные континентальные корни и их океанические остатки: решение геохимической проблемы «мантийного резервуара»?». Литос . 112 : 1043–1054. Бибкод : 2009Litho.112.1043O . дои : 10.1016/j.lithos.2009.04.028 .
^ Берк, Кевин; Торсвик, Тронд Х. (2004). «Происхождение крупных магматических провинций за последние 200 миллионов лет из долговременных неоднородностей в глубокой мантии». Письма о Земле и планетологии . 227 (3–4): 531. Бибкод : 2004E&PSL.227..531B . дои : 10.1016/j.epsl.2004.09.015 .
^ Реплумаз, Энн; Карасон, Храфнкелл; Ван дер Хильст, Роб Д.; Бесс, Жан; Таппонье, Поль (2004). «4-D эволюция мантии Юго-Восточной Азии по данным геологических реконструкций и сейсмической томографии». Письма о Земле и планетологии . 221 (1–4): 103–115. Бибкод : 2004E&PSL.221..103R . дои : 10.1016/S0012-821X(04)00070-6 . S2CID 128974520 .
^ Ли, Чанг; Ван дер Хильст, Роберт Д.; Энгдаль, Э. Роберт; Бердик, Скотт (2008). «Новая глобальная модель изменения скорости P-волны в мантии Земли» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 9 (5): н/д. Бибкод : 2008GGG.....9.5018L . дои : 10.1029/2007GC001806 .
^ Джордан, TH (1988). «Структура и формирование континентальной текосферы». Журнал петрологии . 29 (1): 11–37. Бибкод : 1988JPet...29S..11J . doi : 10.1093/petrology/Special_Volume.1.11 .
^ Фролич, К. (1989). «Природа глубокофокусных землетрясений». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 17 : 227–254. Бибкод : 1989AREPS..17..227F . doi : 10.1146/annurev.ea.17.050189.001303 .
^ Эрнст, WG (июнь 1999 г.). «Метаморфизм, частичная консервация и эксгумация поясов сверхвысокого давления». Островная арка . 8 (2): 125–153. дои : 10.1046/j.1440-1738.1999.00227.x . S2CID 128908164 .
^ Стерн, Роберт Дж. (2002). «Зоны субдукции» . Обзоры геофизики . 40 (4): 1012. Бибкод : 2002RvGeo..40.1012S . дои : 10.1029/2001RG000108 . S2CID 247695067 .
^ Никсон, PH (1987) Ксенолиты мантии J. Wiley & Sons, 844 стр. ISBN 0-471-91209-3
^ Карлсон, Ричард В. (2005). «Физические, химические и хронологические характеристики континентальной мантии» . Обзоры геофизики . 43 (1): RG1001. Бибкод : 2005RvGeo..43.1001C . дои : 10.1029/2004RG000156 .
^ Денглер, Рони (11 декабря 2018 г.). «Ученые обнаружили ошеломляющее количество жизни глубоко под поверхностью Земли» . Астрономический журнал . Проверено 9 октября 2023 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

Черников, Стэнли; Уитни, Донна (1990). Геология. Введение в физическую геологию (4-е изд.). Пирсон . ISBN 978-0-13-175124-8 .

Внешние ссылки [ править ]

[1] Скиннер, Би Джей; Портер, Южная Каролина (1987). «Земля: внутри и снаружи». Физическая геология . Джон Уайли и сыновья . п. 17. ISBN 0-471-05668-5 .

[2] Парсонс Б. и Маккензи Д. (1978). «Мантийная конвекция и термическая структура плит» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 83 (B9): 4485. Бибкод : 1978JGR....83.4485P . CiteSeerX 10.1.1.708.5792 . дои : 10.1029/JB083iB09p04485 .

[lithothick-3] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с Пасьянос, Мэн (15 мая 2008 г.). «Толщина литосферы, смоделированная на основе дисперсии поверхностных волн длительного периода» (PDF) . Проверено 25 апреля 2014 г.

[4] Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (4): 289–314. Бибкод : 1914JG.....22..289B . дои : 10.1086/622155 . JSTOR 30056401 . S2CID 118354240 .

[5] Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (5): 441–468. Бибкод : 1914JG.....22..441B . дои : 10.1086/622163 . JSTOR 30067162 . S2CID 224833672 .

[6] Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (7): 655–683. Бибкод : 1914JG.....22..655B . дои : 10.1086/622181 . JSTOR 30060774 . S2CID 224832862 .

[7] Баррелл, Дж. (1914). «Прочность земной коры». Журнал геологии . 22 (6): 537–555. Бибкод : 1914JG.....22..537B . дои : 10.1086/622170 . JSTOR 30067883 . S2CID 128955134 .

[8] Дейли, Р. (1940) Прочность и структура Земли . Нью-Йорк: Прентис-Холл.

[9] Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета . стр. 2–4, 29. ISBN. 9780521880060 .

[10] Дональд Л. Теркотт, Джеральд Шуберт, Геодинамика. Издательство Кембриджского университета, 25 марта 2002 г. - 456

[11] Штейн, Сет; Штейн, Кэрол А. (1996). «Термомеханическая эволюция океанической литосферы: последствия для процесса субдукции и глубоких землетрясений». Субдукция: сверху вниз . Серия геофизических монографий. Том. 96. стр. 1–17. Бибкод : 1996GMS....96....1S . дои : 10.1029/GM096p0001 . ISBN 9781118664575 .

[Composition_and_development_of_the-12] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Джордан, Томас Х. (1978). «Состав и развитие континентальной текосферы». Природа . 274 (5671): 544–548. Бибкод : 1978Natur.274..544J . дои : 10.1038/274544a0 . S2CID 4286280 .

[Doilithos-13] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с О'Рейли, Сюзанна Ю.; Чжан, Мин; Гриффин, Уильям Л.; Бегг, Грэм; Гронски, Джон (2009). «Сверхглубинные континентальные корни и их океанические остатки: решение геохимической проблемы «мантийного резервуара»?». Литос . 112 : 1043–1054. Бибкод : 2009Litho.112.1043O . дои : 10.1016/j.lithos.2009.04.028 .

[14] Берк, Кевин; Торсвик, Тронд Х. (2004). «Происхождение крупных магматических провинций за последние 200 миллионов лет из долговременных неоднородностей в глубокой мантии». Письма о Земле и планетологии . 227 (3–4): 531. Бибкод : 2004E&PSL.227..531B . дои : 10.1016/j.epsl.2004.09.015 .

[15] Реплумаз, Энн; Карасон, Храфнкелл; Ван дер Хильст, Роб Д.; Бесс, Жан; Таппонье, Поль (2004). «4-D эволюция мантии Юго-Восточной Азии по данным геологических реконструкций и сейсмической томографии». Письма о Земле и планетологии . 221 (1–4): 103–115. Бибкод : 2004E&PSL.221..103R . дои : 10.1016/S0012-821X(04)00070-6 . S2CID 128974520 .

[16] Ли, Чанг; Ван дер Хильст, Роберт Д.; Энгдаль, Э. Роберт; Бердик, Скотт (2008). «Новая глобальная модель изменения скорости P-волны в мантии Земли» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 9 (5): н/д. Бибкод : 2008GGG.....9.5018L . дои : 10.1029/2007GC001806 .

[17] Джордан, TH (1988). «Структура и формирование континентальной текосферы». Журнал петрологии . 29 (1): 11–37. Бибкод : 1988JPet...29S..11J . doi : 10.1093/petrology/Special_Volume.1.11 .

[18] Фролич, К. (1989). «Природа глубокофокусных землетрясений». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 17 : 227–254. Бибкод : 1989AREPS..17..227F . doi : 10.1146/annurev.ea.17.050189.001303 .

[19] Эрнст, WG (июнь 1999 г.). «Метаморфизм, частичная консервация и эксгумация поясов сверхвысокого давления». Островная арка . 8 (2): 125–153. дои : 10.1046/j.1440-1738.1999.00227.x . S2CID 128908164 .

[20] Стерн, Роберт Дж. (2002). «Зоны субдукции» . Обзоры геофизики . 40 (4): 1012. Бибкод : 2002RvGeo..40.1012S . дои : 10.1029/2001RG000108 . S2CID 247695067 .

[21] Никсон, PH (1987) Ксенолиты мантии J. Wiley & Sons, 844 стр. ISBN 0-471-91209-3

[22] Карлсон, Ричард В. (2005). «Физические, химические и хронологические характеристики континентальной мантии» . Обзоры геофизики . 43 (1): RG1001. Бибкод : 2005RvGeo..43.1001C . дои : 10.1029/2004RG000156 .

[Dengler_2018_c737-23] Денглер, Рони (11 декабря 2018 г.). «Ученые обнаружили ошеломляющее количество жизни глубоко под поверхностью Земли» . Астрономический журнал . Проверено 9 октября 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

v т и Структура Земли
Shells	Crust Mantle Upper mantle Lithospheric mantle Asthenosphere Lower mantle (aka Mesosphere) Core Outer core Inner core
Global discontinuities	Mohorovičić (crust–mantle) 410 discontinuity (upper mantle) 660 discontinuity (upper mantle) D’’ discontinuity (lower mantle) Core–mantle boundary Inner-core boundary
Regional discontinuities	Conrad continental crust Gutenberg (upper mantle) Lehmann (upper mantle)
Category

Базы данных авторитетного контроля
National	France BnF data Germany Israel United States Czech Republic
Other	Encyclopedia of Modern Ukraine