Una litosfera (del griego antiguo λίθος ( líthos ) 'rocoso' y σφαίρα ( sphaíra ) 'esfera') es la capa rocosa rígida [1] más externa de un planeta terrestre o satélite natural . En la Tierra , está compuesta por la corteza y el manto litosférico , la porción más superior 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, que constituye la capa vertical exterior dura y rígida de la Tierra, incluye la corteza y el manto litosférico (o litosfera del manto), la parte superior del manto que no es convectiva. La litosfera está sustentada por la astenosfera , que es la parte más débil, más caliente y más profunda del manto superior que es capaz de conveccionar. El límite litosfera-astenosfera está definido por una diferencia en la respuesta al estrés. La litosfera permanece rígida durante períodos muy largos de tiempo geológico en los que se deforma elásticamente y mediante falla frágil, mientras que la astenosfera se deforma viscosamente y se adapta a la tensión mediante deformación plástica . [ cita requerida ]
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. [2] La temperatura a la que el olivino se vuelve dúctil (~1000 °C o 1830 °F) se utiliza a menudo para establecer esta isoterma porque el olivino es generalmente el mineral más débil en el manto superior. [3]
La litosfera se subdivide horizontalmente en placas tectónicas , que a menudo incluyen terrenos acrecentados de otras placas. [ cita requerida ]
El concepto de litosfera como la capa exterior fuerte de la Tierra fue descrito por el matemático inglés AEH Love en su monografía de 1911 "Algunos problemas de geodinámica" y desarrollado por el geólogo estadounidense 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 gravitacionales significativas sobre la corteza continental, de las que infirió que debe existir una capa superior sólida y fuerte (a la que llamó litosfera) por encima de una capa más débil que podría fluir (a la que llamó astenosfera ). Estas ideas fueron ampliadas por el geólogo canadiense Reginald Aldworth Daly en 1940 con su obra seminal "Fuerza y estructura de la Tierra". [8] Han sido ampliamente aceptadas por geólogos y geofísicos. Estos conceptos de una litosfera fuerte que reposa sobre una astenosfera débil son esenciales para la teoría de la tectónica de placas . [ cita requerida ]
La litosfera se puede dividir en litosfera oceánica y litosfera 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 se encuentra debajo de los continentes y las plataformas continentales. [9]
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 engrosa a medida que envejece y se aleja de la dorsal oceánica. La litosfera oceánica más antigua tiene normalmente unos 140 kilómetros (87 millas) de espesor. [3] Este engrosamiento se produce 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 [10] en el manto. El espesor de la parte del manto de la litosfera oceánica se puede aproximar como una capa límite térmica que se engrosa como la raíz cuadrada del tiempo. [ cita requerida ]
Aquí, es el espesor de la litosfera del manto oceánico, es la difusividad térmica (aproximadamente 1,0 × 10 −6 m 2 /s o 6,5 × 10 −4 pies cuadrados/min) para 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 mesoceánica , 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 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 superior, que puede ser oceánica o continental. Constantemente se produce nueva litosfera oceánica en las dorsales oceánicas y se recicla de regreso 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 alrededor de 170 millones de años, mientras que partes de la litosfera continental tienen miles de millones de años. [12] [13]
Los estudios geofísicos de principios del siglo XXI postulan que grandes trozos de la litosfera han sido subducidos al manto a una profundidad de hasta 2.900 kilómetros (1.800 millas) 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 kilómetros (250 millas) pero permanecen "adheridos" a la placa continental de arriba, [13] similar a la extensión del antiguo concepto de "tectosfera" revisado por Jordan en 1988. [17] La litosfera en subducción permanece rígida (como lo demuestran los terremotos profundos a lo largo de la zona de Wadati-Benioff ) hasta una profundidad de unos 600 kilómetros (370 millas). [18]
La litosfera continental tiene un espesor que varía de unos 40 kilómetros (25 millas) a quizás 280 kilómetros (170 millas); [3] los 30 a 50 kilómetros (19 a 31 millas) superiores de la litosfera continental típica son 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 allí 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 subducirse mucho más allá de unos 100 km (62 mi) antes de resurgir. Como resultado, la litosfera continental no se recicla en las zonas de subducción de la misma manera que se recicla la litosfera oceánica. En cambio, la litosfera continental es una característica casi permanente de la Tierra. [19] [20]
Los geocientíficos pueden estudiar directamente la naturaleza del manto subcontinental examinando los xenolitos del manto [21] que aparecen en la kimberlita , la lamproíta y otros conductos volcánicos . Las historias de estos xenolitos se han investigado mediante muchos métodos, incluidos los análisis de las abundancias 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. [22]
La parte superior de la litosfera es un gran hábitat para microorganismos , algunos de los cuales se encuentran a más de 4,8 km (3 mi) debajo de la superficie de la Tierra. [23]
