Różne właściwości astenosfery i litosfery

Astenosfera i litosfera tworzą najbardziej zewnętrzne koncentryczne warstwy Ziemi: pierwsza obejmuje znaczną część górnej płaszcz, podczas gdy litosfera obejmuje najwyższy płaszcz i pokrywającą go skorupę, zespawane ze sobą w formie tektonicznej talerze. Chociaż ludzie mają naturalnie ograniczoną zdolność eksploracji górnego płaszcza – utknęli na tej wąskiej zewnętrznej skorupie planety – zachowanie fal sejsmicznych i inne dowody ujawniły fundamentalne różnice we właściwościach fizycznych astenosfery i litosfera. Różnice te pomagają wyjaśnić ruch i układ basenów oceanicznych i kontynentów.

Zanim zagłębimy się w astenosferę i litosferę, złammy podstawową anatomię planety. Wyobraź sobie Ziemię jako wielki, niebieski, okrągły owoc. Cztery podstawowe warstwy składają się na ten planetarny owoc. Jest samo centrum; Rdzeń wewnętrzny, uważany za solidną masę żelaza o szerokości około 900 mil i trochę niklu. Poza tym leży zewnętrzny rdzeń, również zdominowane przez żelazo, ale – w przeciwieństwie do otaczającego ją jądra wewnętrznego – stopione (lub płynne).

Geolodzy dzielą płaszcz Ziemi na kilka podwarstw, z których najgłębszą jest mezosfera, którego podstawa graniczy z zewnętrznym rdzeniem; mezosfera, o której można myśleć jako o dolnym płaszczu, jest prawdopodobnie sztywna. astenosfera (wreszcie!) leży nad mezosferą w górnym płaszczu, rozciągając się od około 62 mil do 410 mil głębokości. Skała astenosfery – przede wszystkim perydotyt – jest w większości lita, ale dlatego, że jest pod taką pod wysokim ciśnieniem płynie jak smoła w sposób plastyczny (lub plastyczny) z szybkością około cala lub dwóch na rok. (Ta mechaniczna słabość wyjaśnia tę strefę nazwy płaszcza: astenosfera oznacza „słabą warstwę”). Prądy konwekcyjne poruszają astenosferę; gorące, mniej gęste upwellingi przenoszące ciepło z wnętrza w kierunku powierzchni zrównoważone przez chłodne (a zatem gęstsze) downwellingi.

Litosfera obejmuje sam wierzchołek płaszcza ponad astenosferą, jak również pokrywającą ją skorupę. W porównaniu z gorącą, płynną astenosferą poniżej litosfera jest chłodna i sztywna, a zamiast jednej ciągłej „skórki” rozpada się na wzór układanki litosfery (lub architektoniczny) talerze.

Skorupę litosfery można podzielić na dwie odmiany. skorupa oceaniczna jest stosunkowo cienka i gęsta, zdominowana przez skały bazaltowe bogate w krzemionkę i magnez. Skórka kontynentalna jest lżejsza i grubsza, zbudowana głównie ze skał granitowych z przewagą krzemionki i aluminium. Skorupa rozciąga się od 2 do 6 mil pod basenami oceanicznymi i aż do 50 mil pod główną górą pasy na kontynencie przed przejściem do bogatego w żelazo i magnez perydotytu górnego płaszcz. Ta granica między skałami skorupy i płaszcza została nazwana na cześć naukowca (a właściwie meteorologa), który pomógł ją odkryć: nazywa się Nieciągłość Mohorovicia, często (na szczęście) skracane do Moho.

Podczas gdy ciepło rozprzestrzenia się szybko w astenosferze poprzez konwekcję, chłodniejsza, sztywna skała litosfery przenosi ciepło znacznie wolniej poprzez przewodzenie.

Właściwości fizyczne astenosfery i litosfery pomagają ustalić podstawowe siły, które przesuwać i kształtować cechy składające się na powierzchnię Ziemi, opisane w teorii płyty tektonika. Gorąca, płynąca astenosfera – która pozostaje gorąca i płynąca dzięki konwekcji ciepła z wnętrzności Ziemi – zapewnia warstwę smarną, na której mogą być sztywne płyty litosfery ślizgać się. Magma unosi się z astenosfery na powierzchnię grzbietów śródoceanicznych, gdzie płyty tektoniczne rozchodzą się, tworząc nową bazaltową skorupę oceaniczną. Ta świeża skorupa rozprzestrzenia się z obu stron, ochładzając się i stając się gęstsza w miarę oddalania się od grzbietu środkowego oceanu. Tam, gdzie płyta oceaniczna zderza się z płytą o mniejszej gęstości – która może być młodszą skorupą oceaniczną lub kontynentalną, zawsze lżejszą niż oceaniczna – zanurza się pod nią lub subduktyi jest zasadniczo zawracany do płaszcza. Podczas gdy geolodzy nadal dyskutują nad głównymi siłami napędzającymi ruch płyty, przeważająca teoria sugeruje, że wywodzi się on z subdukcji płyty skorupy oceanicznej, ciągnącej za sobą resztę płyty.