Temperatur der Lithosphäre der Erde

Die plattentektonische Theorie lehrt, dass die Erde in Schichten unterteilt ist, die als Kruste, Mantel und Kern bezeichnet werden, wobei Kontinente und Ozeanbecken aus verschiedenen Arten von Krusten bestehen. Die Oberfläche besteht aus riesigen Platten, die sich sehr langsam bewegen; diese Bewegung hört jedoch nicht am Boden der Kruste auf. Stattdessen stoppt es an einer Zone innerhalb des Mantels. Die Gesteine ​​über dieser Zone, einschließlich der Kruste und des oberen Teils des Mantels, werden als Lithosphäre bezeichnet.

Die Erde besteht aus vier Hauptschichten. An der Oberfläche befindet sich eine dünne, kühle Schicht aus sehr unterschiedlichen Gesteinen, aus denen die Kruste besteht, mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 30 Kilometern (18,6 Meilen). Der Mantel bildet eine etwa 2.900 Kilometer dicke Schicht aus Silikatmineralen unter der Kruste. In der Mitte befindet sich der Kern, der eigentlich aus zwei Schichten besteht: ein äußerer Kern aus geschmolzenem Metall etwa 2.250 Kilometer (1.400 Meilen) dick und ein massiver Metallkern mit einem Radius von etwa 1.220 Kilometern (800 Meilen). Sowohl der feste als auch der flüssige Kern bestehen hauptsächlich aus Eisen plus Nickel, Schwefel und kleinen Mengen anderer Elemente.

Der Mantel macht etwa 84 Prozent des Erdvolumens aus, die Kruste macht ein weiteres Prozent aus. Der Kern nimmt die anderen 15 Prozent ein.

Geowissenschaftler teilen den Mantel in einen oberen und einen unteren Mantel auf und legen die Grenze auf etwa 670 Kilometer (416 Meilen) Tiefe. Sie teilen die obersten paar Dutzend Kilometer des Mantels in zwei Teile, je nachdem, wie sich die Gesteine ​​​​unter Belastung verhalten, dh wenn sie geschoben oder gezogen werden. Die oberste Schicht des Mantels neigt dazu, bei Belastung zu brechen, während die darunter liegende Schicht weich genug ist, um sich zu biegen. Das Brechen wird als "spröde" Verformung bezeichnet: Ein brechender Bleistift ist eine spröde Verformung. Die untere Schicht reagiert auf Belastung mit „duktiler“ oder „plastischer“ Verformung, wie eine Zahnpastatube oder ein Klumpen Modelliermasse.

Wissenschaftler nennen den Teil des oberen Mantels, der eine plastische Verformung aufweist, die Asthenosphäre und die Kombination aus Kruste und flacherem, spröderem Mantel die Lithosphäre. Die Grenze zwischen den beiden Schichten reicht von einigen Kilometern unter der Oberfläche an ozeanischen Ausbreitungszentren bis zu etwa 70 Kilometern (44 Meilen) unter den Zentren der Kontinente.

Wissenschaftler schätzen, dass die feste Nickel-Eisen-Legierung im Zentrum der Erde eine Temperatur im Bereich von 5.000 bis 7.000 Grad Celsius (etwa 9.000 bis 13.000 Grad Fahrenheit) hat. Der äußere, flüssige Kern ist kühler; aber der Boden des Mantels ist immer noch Temperaturen von etwa 4.000 bis 5.000 Grad Celsius (7.200 bis 9.000 Grad Fahrenheit) ausgesetzt. Diese Temperatur ist mehr als heiß genug, um das Mantelgestein zu schmelzen, aber der sehr hohe Druck verhindert, dass es flüssig wird. Stattdessen steigen die heißesten Mantelgesteine ​​sehr, sehr langsam an die Oberfläche. Gleichzeitig sinken die kühlsten Gesteine ​​des oberen Mantels in Richtung Kern. Diese konstante Bewegung erzeugt superlangsame Ströme, die innerhalb des Mantels zirkulieren.

Gesteine ​​in der Lithosphäre bleiben fest und schwimmen auf den matschigen oder teilweise geschmolzenen Gesteinen in der Asthenosphäre. Die Böden der tektonischen Platten befinden sich an der Grenze zwischen Asthenosphäre und Lithosphäre, nicht die Boden der Kruste, und es ist die plastische Natur der Asthenosphäre, die es den tektonischen Platten ermöglicht, Bewegung.

Die Lithosphäre hat keine bestimmte Temperatur. Stattdessen variiert die Temperatur mit der Tiefe und dem Standort. An der Oberfläche entspricht die Temperatur der durchschnittlichen Lufttemperatur am Standort. Die Temperatur steigt mit der Tiefe bis zur Spitze der Asthenosphäre, wo die Temperatur etwa 1.280 Grad Celsius (2.336 Grad Fahrenheit) beträgt.

Die Temperaturänderung mit der Tiefe wird als geothermischer Gradient bezeichnet. Der Gradient ist höher – die Temperatur nimmt mit der Tiefe schneller zu – in Ozeanbecken, in denen die Lithosphäre dünn ist. Über Kontinenten ist der Gradient gering, da die Kruste und die Lithosphäre dick sind.