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Para la revista académica de la Sociedad Geológica de América, consulte Lithosphere (revista) .

Las placas tectónicas de la litosfera en la Tierra.
Corte terrestre del centro a la superficie, la litosfera que comprende la corteza y el manto litosférico (detalle no a escala)

Una litosfera (en griego antiguo : λίθος [ líthos ] para "rocoso" y σφαίρα [ sphaíra ] para "esfera") es la capa rígida [1] 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 miles de años o más. La corteza y el manto superior se distinguen sobre la base de la química y la mineralogía.

Litosfera de la Tierra

La litosfera de la Tierra incluye la corteza y el manto superior, que constituye la capa exterior dura y rígida de la Tierra. La litosfera se subdivide en placas tectónicas . La litosfera está sustentada por la astenosfera, que es la parte más débil, más caliente y más profunda del manto superior. El límite de la litosfera-astenosfera se define por una diferencia en 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 de manera viscosa y se adapta a la deformación por deformación plástica .

Por 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. [2] La temperatura a la que el olivino se vuelve dúctil (~ 1000 ° C) se usa a menudo para establecer esta isoterma porque el olivino es generalmente el mineral más débil en el manto superior. [3]

Historia del concepto

El concepto de litosfera como la capa exterior fuerte de la Tierra fue descrito por AEH Love en su monografía de 1911 "Algunos problemas de geodinámica" y desarrollado por Joseph Barrell , quien escribió una serie de artículos sobre el concepto e introdujo el término "litosfera". [4] [5] [6] [7] El concepto se basó en la presencia de anomalías gravitatorias significativas sobre la corteza continental, de las cuales infirió que debe existir una capa superior sólida y fuerte (a la que llamó litosfera) por encima de un capa más débil que podría fluir (a la que llamó astenosfera). Estas ideas fueron ampliadas por Reginald Aldworth Daly en 1940 con su obra fundamental "Fuerza y ​​estructura de la Tierra".[8]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

Diferentes tipos de litosfera.

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) 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) y subyace a los continentes y las plataformas continentales. [9]

Litosfera oceánica

Más información: corteza 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 cresta oceánica. La litosfera oceánica más antigua tiene típicamente unos 140 km de espesor. [3] Este engrosamiento se produce por enfriamiento conductor, 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 [10]en el manto. El grosor 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 10 −6 m 2 / s) para las rocas de silicato y es la edad de la parte dada de la litosfera. La edad es a menudo 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. [11]

La litosfera oceánica es menos densa que la astenosfera durante unas pocas decenas de millones de años, pero después de esto 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. La nueva litosfera oceánica se produce constantemente 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 aproximadamente 170 millones de años, mientras que partes de la litosfera continental tienen miles de millones de años. [12] [13]

Litosfera subducida

Los estudios geofísicos realizados a principios del siglo XXI postulan que grandes trozos de la litosfera han sido subducidos en el manto a una profundidad de 2900 km hasta cerca del límite entre el núcleo y el manto, [14] mientras que otros "flotan" en el manto superior. [15] [16] Sin embargo, otros se adhieren al manto hasta 400 km pero permanecen "adheridos" a la placa continental de arriba, [13] similar a la extensión de la "tectósfera" propuesta por Jordania en 1988. [17] La litosfera en subducción permanece rígida (como lo demuestran los terremotos profundos a lo largo de la zona de Wadati-Benioff ) a una profundidad de aproximadamente 600 km (370 millas). [18]

Litosfera continental

La litosfera continental tiene un rango de espesor desde unos 40 km hasta quizás 280 km; [3] los ~ 30 a ~ 50 km superiores de la litosfera continental típica es la corteza. La corteza se distingue del manto superior por el cambio en la composición química que tiene lugar en la discontinuidad de Moho . Las partes más antiguas de la litosfera continental se encuentran debajo de los cratones , y la litosfera del manto es más gruesa y menos densa que la típica; la densidad relativamente baja de tales "raíces de cratones" del manto ayuda a estabilizar estas regiones. [12] [13]

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. [19] [20]

Xenolitos del manto

Los geocientíficos pueden estudiar directamente la naturaleza del manto subcontinental examinando los xenolitos del manto [21] producidos en kimberlita , lamproita y otras tuberías volcánicas . Las historias de estos xenolitos se han investigado mediante muchos métodos, incluido el análisis de abundancias de isótopos de osmio y renio . Dichos estudios han confirmado que las litosferas del manto por debajo de algunos cratones han persistido durante períodos de más de 3 mil millones de años, a pesar del flujo del manto que acompaña a la tectónica de placas. [22]

Ver también

  • Ciclo carbonato-silicato
  • Sistema de clima
  • Criosfera
  • Geosfera
  • Pozo superprofundo de Kola
  • Tierra solida
  • Desplazamiento vertical
  • Discontinuidad de Mohorovičić

Referencias

  1. ^ Skinner, BJ & Porter, SC: Geología física , página 17, cap. La Tierra: por dentro y por fuera , 1987, John Wiley & Sons, ISBN  0-471-05668-5
  2. ^ Parsons, B. y McKenzie, D. (1978). "La convección del manto y la estructura térmica de las placas" (PDF) . Revista de Investigaciones Geofísicas . 83 (B9): 4485. Código bibliográfico : 1978JGR .... 83.4485P . CiteSeerX 10.1.1.708.5792 . doi : 10.1029 / JB083iB09p04485 .  
  3. ↑ a b c Pasyanos ME (15 de mayo de 2008). "Espesor litosférico modelado a partir de la dispersión de ondas superficiales de largo período" (PDF) . Consultado el 25 de abril de 2014 .
  4. ^ Barrell, J (1914). "La fuerza de la corteza terrestre". Revista de geología . 22 (4): 289–314. Código Bibliográfico : 1914JG ..... 22..289B . doi : 10.1086 / 622155 . JSTOR 30056401 . S2CID 118354240 .  
  5. ^ Barrell, J (1914). "La fuerza de la corteza terrestre". Revista de geología . 22 (5): 441–468. Código bibliográfico : 1914JG ..... 22..441B . doi : 10.1086 / 622163 . JSTOR 30067162 . S2CID 224833672 .  
  6. ^ Barrell, J (1914). "La fuerza de la corteza terrestre". Revista de geología . 22 (7): 655–683. Código bibliográfico : 1914JG ..... 22..655B . doi : 10.1086 / 622181 . JSTOR 30060774 . S2CID 224832862 .  
  7. ^ Barrell, J (1914). "La fuerza de la corteza terrestre". Revista de geología . 22 (6): 537–555. Código Bibliográfico : 1914JG ..... 22..537B . doi : 10.1086 / 622170 . JSTOR 30067883 . S2CID 128955134 .  
  8. ^ Daly, R. (1940) Fuerza y ​​estructura de la Tierra . Nueva York: Prentice-Hall.
  9. ^ Philpotts, Anthony R .; Ague, Jay J. (2009). Principios de la petrología ígnea y metamórfica (2ª ed.). Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. págs. 2–4, 29. ISBN 9780521880060.
  10. ^ Donald L. Turcotte, Gerald Schubert, Geodinámica. Cambridge University Press, 25 de marzo de 2002 - 456
  11. ^ Stein, Seth; Stein, Carol A. (1996). "Evolución termomecánica de la litosfera oceánica: implicaciones para el proceso de subducción y terremotos profundos". Subducción : 1–17. doi : 10.1029 / GM096p0001 .
  12. ↑ a b Jordan, Thomas H. (1978). "Composición y desarrollo de la tectósfera continental". Naturaleza . 274 (5671): 544–548. Código Bibliográfico : 1978Natur.274..544J . doi : 10.1038 / 274544a0 . S2CID 4286280 . 
  13. ^ a b c O'Reilly, Suzanne Y .; Zhang, Ming; Griffin, William L .; Begg, Graham; Hronsky, Jon (2009). "Raíces continentales ultraprofundas y sus restos oceánicos: ¿una solución al problema geoquímico del" depósito del manto "?". Lithos . 112 : 1043-1054. Código Bibliográfico : 2009Litho.112.1043O . doi : 10.1016 / j.lithos.2009.04.028 .
  14. ^ Burke, Kevin; Torsvik, Trond H. (2004). "Derivación de grandes provincias ígneas de los últimos 200 millones de años a partir de heterogeneidades a largo plazo en el manto profundo". Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 227 (3–4): 531. Código bibliográfico : 2004E & PSL.227..531B . doi : 10.1016 / j.epsl.2004.09.015 .
  15. ^ Replumaz, Anne; Kárason, Hrafnkell; Van Der Hilst, Rob D; Besse, Jean; Tapponnier, Paul (2004). "Evolución 4-D del manto del sudeste asiático a partir de reconstrucciones geológicas y tomografía sísmica". Letras de Ciencias de la Tierra y Planetarias . 221 (1–4): 103–115. Código bibliográfico : 2004E y PSL.221..103R . doi : 10.1016 / S0012-821X (04) 00070-6 .
  16. ^ Li, Chang; Van Der Hilst, Robert D .; Engdahl, E. Robert; Burdick, Scott (2008). "Un nuevo modelo global para las variaciones de velocidad de la onda P en el manto de la Tierra" . Geoquímica Geofísica Geosistemas . 9 (5): n / a. Código bibliográfico : 2008GGG ..... 905018L . doi : 10.1029 / 2007GC001806 .
  17. ^ Jordan, TH (1988). "Estructura y formación de la tectósfera continental". Revista de Petrología . 29 (1): 11–37. Código bibliográfico : 1988JPet ... 29S..11J . doi : 10.1093 / petrology / Special_Volume.1.11 .
  18. ^ Frolich, C. (1989). "La naturaleza de los terremotos de foco profundo". Revista anual de ciencias terrestres y planetarias . 17 : 227-254. Código Bibliográfico : 1989AREPS..17..227F . doi : 10.1146 / annurev.ea.17.050189.001303 .
  19. ^ Ernst, WG (junio de 1999). "Metamorfismo, preservación parcial y exhumación de cinturones de ultra alta presión". Arco de la isla . 8 (2): 125-153. doi : 10.1046 / j.1440-1738.1999.00227.x .
  20. ^ Stern , 2002 , p. 1.
  21. ^ Nixon, PH (1987) Xenolitos del manto J. Wiley & Sons, 844 p. ISBN 0-471-91209-3 
  22. ^ Carlson, Richard W. (2005). "Características físicas, químicas y cronológicas del manto continental" (PDF) . Reseñas de Geofísica . 43 (1): RG1001. Código Bibliográfico : 2005RvGeo..43.1001C . doi : 10.1029 / 2004RG000156 . Archivado desde el original (PDF) el 22 de noviembre de 2012.

Otras lecturas

  • Chernicoff, Stanley; Whitney, Donna (1990). Geología. Introducción a la geología física (4ª ed.). Pearson. ISBN 978-0-13-175124-8.

enlaces externos

  • La corteza terrestre, la litosfera y la astenosfera
  • Corteza y litosfera