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 compuesto 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 según la química y la mineralogía .
La litosfera terrestre, que constituye la capa vertical exterior dura y rígida de la Tierra, incluye la corteza y el manto litosférico (o manto litosfera), la parte más 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 puede convectar. 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 fallas frágiles, mientras que la astenosfera se deforma viscosamente y se adapta a la tensión mediante deformación plástica . [ cita necesaria ]
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 o 1830 °F) se utiliza a menudo para establecer esta isoterma porque el olivino es generalmente el mineral más débil del manto superior. [3]
La litosfera se subdivide horizontalmente en placas tectónicas , que a menudo incluyen terrenos acretados de otras placas. [ cita necesaria ]
El concepto de litosfera como 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 con más detalle 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 importantes anomalías gravitatorias sobre la corteza continental, de lo que dedujo que debía existir una capa superior fuerte y sólida (a la que llamó litosfera) sobre una capa más débil que podía fluir (a la que llamó astenosfera ). Estas ideas fueron ampliadas por el geólogo canadiense 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 . [ cita necesaria ]
La litosfera se puede dividir en litosfera oceánica y continental. La litosfera oceánica está asociada con la corteza oceánica (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 a los continentes y las plataformas continentales. [9]
La litosfera oceánica está formada principalmente por 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 suele tener 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 espesa 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 espesa como la raíz cuadrada del tiempo. [ cita necesaria ]
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 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. [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 del manto litosfera 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 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 unos 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 partes de la litosfera han sido subducidas hacia el 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 otras "flotan" en el manto superior. [15] [16] Sin embargo, otros se adhieren al manto hasta 400 kilómetros (250 millas) pero permanecen "unidos" a la placa continental de arriba, [13] similar al alcance del antiguo concepto de "tectosfera" revisitado 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 ) hasta una profundidad de aproximadamente 600 kilómetros (370 millas). [18]
La litosfera continental tiene un rango de espesor desde unos 40 kilómetros (25 millas) hasta quizás 280 kilómetros (170 millas); [3] la parte superior de aproximadamente 30 a 50 kilómetros (19 a 31 millas) de la litosfera continental típica es 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 se encuentran debajo de los cratones , y la litosfera del manto allí es más gruesa y menos densa de lo típico; 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 millas) 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] criados en kimberlita , lamproita y otras tuberías volcánicas . Las historias de estos xenolitos han sido investigadas por muchos métodos, incluidos análisis de abundancias de isótopos de osmio y renio . Dichos estudios han confirmado que las litosferas del manto 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]
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 millas) debajo de la superficie de la Tierra. [23]
