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La mwcalitosfera (dal mwcqgreco: λίθος (lithos) = "pietra, roccia" + σφαῖρα (sphaira) = "sfera", vale a dire "sfera rocciosa") è la parte esterna più rigida del pianeta mwcgTerra, comprendente la mwcwcrosta terrestre e la porzione del mwdamantello esterno, fino all'mwdqastenosfera, mantenendo un comportamento mwdgelastico.cite-ref-1[1]

• Storia

• Caratteristiche generali

• Suddivisioni della litosfera

• Subduzione della litosfera

• Xenoliti del mantello

• Note

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il concetto di litosfera come strato esterno rigido della Terra fu sviluppato nel 1914 da Joseph Barrell.cite-ref-2[2] Il concetto si basava sulla presenza di alcune mwhwanomalie nella gravità della mwiacrosta continentale, dalla quale fu dedotta l'idea di uno strato più duro esterno (chiamato litosfera) soprastante uno strato meno rigido e fluido, chiamato mwiqastenosfera. Questa ipotesi fu espansa nel 1940cite-ref-3[3], e in seguito ampiamente accettata in campo mwjggeologico e mwjwgeofisico ancor prima dello sviluppo della moderna mwkatettonica delle placche, per la quale i concetti di una litosfera rigida soprastante una zona fluida sono molto essenziali.

La litosfera è la parte solida e inorganica della Terra che comprende la mwmacrosta terrestre e la porzione più superficiale del mantello superiore, per uno spessore complessivo variabile tra i 70-75 km in corrispondenza dei bacini oceanici e i 110-113 km al di sotto dei continenti. La suddivisione in litosfera e astenosfera degli involucri esterni della terra si basa su caratteri esclusivamente reologici, cioè di comportamento dei materiali sottoposti a sforzi a essi applicati: la litosfera ha comportamento reologico rigido, ed è in grado di produrre terremoti; l'astenosfera è facilmente deformabile e non produce sismi.

Un altro modo di classificare gli involucri esterni della terra è quello classico che si basa sulla composizione degli stessi: si parla allora di crosta e mantello. Il limite fra crosta e mantello rappresenta un'importante discontinuità composizionale e sismologica che prende il nome di mwmgdiscontinuità di Mohorovičić (Moho), dal nome del sismologo Mohorovičić che la propose nel 1909. La Moho è completamente compresa entro la litosfera, in quanto la crosta è mediamente spessa una trentina di km.

Nella zona crostale le mwnaonde sismiche P ed S aumentano leggermente di velocità, mentre nel mantello superiore l'aumento è decisamente più marcato. Ad una profondità compresa tra i 70 e i 120 km tali onde subiscono un rallentamento; tale zona viene considerata come il limite di profondità della litosfera; al di sotto è presente una zona dalle diverse proprietà sismologiche, l'astenosfera. Lo spessore della litosfera viene ritenuto come la profondità dell'isoterma associata alla transizione tra comportamento viscoso e fragile.cite-ref-4[4]

La suddivisione geologica fra litosfera e astenosfera non va confusa con la suddivisione chimica in mantello e crosta terrestre.

La litosfera è frammentata in una serie di mwowplacche tettoniche o litosferiche, ai cui margini si concentrano i fenomeni geologici endogeni, come il magmatismo (incluso il mwpavulcanismo), la mwpqsismicità e la mwpgorogenesi e le origine delle mwpwmontagne. Le placche possono essere oceaniche o miste, coperte in parte dalla crosta di tipo continentale.

La litosfera viene ulteriormente suddivisa in:

• la litosfera oceanica, associata alla mwracrosta oceanica.

• la litosfera continentale, associata alla mwrgcrosta continentale.

La litosfera oceanica è spessa all'incirca fra i 100 e i 150 km (ma al di sotto delle dorsali oceaniche non è più spessa della crosta), mentre quella continentale ha uno spessore che va dai 40 ai 200 km; la zona più superficiale fino a 30 o 50 km di profondità è la tipica mwtqcrosta. La parte del mwtgmantello della litosfera consiste principalmente di mwtwperidotite ed è più densa della litosfera continentale, ed è separata dalla crosta dalla mwuadiscontinuità di Mohorovičić.

La litosfera oceanica consiste principalmente di crosta mwugfemica e mantello mwuwultrafemico (peridotite) ed è più densa della litosfera continentale, nella quale il mantello è associato a crosta composta di rocce mwvafelsiche. La litosfera oceanica si inspessisce man mano che si allontana dalla mwvqdorsale oceanica. Questo fenomeno avviene per raffreddamento conduttivo, che converte l'astenosfera calda in mantello litosferico, e causa l'incremento di densità della litosfera oceanica in funzione del tempo, che può essere espresso da:

mwwamwwqmwwg h ∼ ∼ 2 κ κ t {\displaystyle \,h\,\sim \,2\,{\sqrt {\kappa t}}}

dove mwxa h {\displaystyle h} è lo spessore del mantello oceanico, mwxq κ κ {\displaystyle \kappa } è la diffusività termica (circa 10mwxg-6 mmwxw2/s), e mwya t {\displaystyle t} è il tempo. L'ispessimento è quindi proporzionale alla radice quadrata del tempo.

La litosfera oceanica è inizialmente meno densa dell'astenosfera per le prime decine di milioni di anni, ma poi diviene sempre più densa dell'astenosfera. L'instabilità gravitazionale della litosfera oceanica matura ha l'effetto di farla invariabilmente sprofondare nelle zone di mwygsubduzione al di sotto della litosfera, sia continentale che oceanica. Nuova litosfera oceanica viene costantemente prodotta nelle dorsali medio-oceaniche e viene "riciclata" indietro nel mantello attraverso le zone di subduzione. Come risultato, la litosfera oceanica è molto più giovane di quella continentale: la più vecchia litosfera oceanica ha circa 170 milioni di anni, mentre alcune parti della litosfera continentale risalgono a due miliardi di anni fa. Le parti più antiche della litosfera continentale celano dei mwywcratoni, e lì la litosfera-mantello è più spessa e meno densa del normale. La relativa bassa densità di queste "radici di cratoni" del mantello aiuta a stabilizzare tali regioni.cite-ref-5[5]cite-ref-6[6]

Studi geofisici dell'inizio del mwbgXXI secolo hanno rilevato che consistenti parti della litosfera sono state soggette ad un processo di mwbwsubduzione che le ha portate a sprofondare fino a 2900 km, cioè vicino al confine tra mantello e nucleo;cite-ref-7[7] alcune galleggiano nel mantello superiore,cite-ref-8[8]cite-ref-9[9] mentre altre ancora sprofondano nel mantello fino a 400 km di profondità, rimanendo però ancora collegate con la soprastante placca continentalecite-ref-10[10] come nel modello della "tectosfera".cite-ref-11[11]

È possibile studiare direttamente la natura del mantello subcontinentale esaminando la mwhgxenolite portata in superficie nella mwhwkimberlite e in altri camini vulcanici. La storia di queste xenoliti è stata investigata con molti metodi, inclusa l'analisi dell'abbondanza degli isotopi di mwiaOsmio e mwiqRenio. Tali studi hanno confermato che la litosfera del mantello al di sotto di alcuni mwigcratoni si è mantenuta per un periodo di oltre tre miliardi di anni, nonostante i flussi associati alla mwiwtettonica delle placche.cite-ref-12[12]

cite-note-11. ↑ Skinner, B.J. & Porter, S.C.: mwlgPhysical Geology, page 17, chapt. mwlwThe Earth: Inside and Out, 1987, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-05668-5

cite-note-22. ↑ Barrell Joseph, mwnaThe strength of the Earth's crust, Journal of Geology 22, pagg. 425-433, 441-468, 655-683, (1914).

cite-note-33. ↑ Daly, R. 1940, mwoaStrength and structure of the Earth. New York: Prentice-Hall.

cite-note-44. ↑ Parsons, B. and McKenzie, D. 1978. mwpaMantle Convection and the thermal structure of the plates. Journal of Geophysical Research.

cite-note-55. ↑ Jordan, T. H. 1978, mwqaComposition and development of the continental tectosphere. Nature 274, 544-548.

cite-note-66. ↑ O'Reilly, Suzanne Y. mwraet al. (2009), mwrqUltradeep continental roots and their oceanic remnants: A solution to the geochemical “mantle reservoir” problem?, LITHOS, DOI:10.1016/j.lithos.2009.04.028

cite-note-77. ↑ Burke, K. and Torsvik, T. H. (2004), mwsqDerivation of Large Igneous Provinces of the past 200 million years from long-term heterogeneities in the deep mantle, Earth and Planetary Science Letters, 227: pp. 531-538

cite-note-88. ↑ Replumaz, A. mwtqet al. (2004), mwtg4-D evolution of SE Asia's mantle from geological reconstructions and seismic tomography, Earth and Planetary Science Letters, 221: pp. 103-115, doi:10.1016/S0012-821X(04)00070-6

cite-note-99. ↑ Li, Chang mwuget al. (2008), mwuwA new global model for 'P' wave speed variations in Earth's mantle, Geochemistry Geophysics Geosystems, 9(5): Q05018, doi: 10.1029/2007GC001806

cite-note-1010. ↑ O'Reilly, Suzanne Y. mwvwet al. (2009), mwwaUltradeep continental roots and their oceanic remnants: A solution to the geochemical “mantle reservoir” problem, Lithos, doi:10.1016/j.lithos.2009.04.028

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cite-note-1212. ↑ Carlson, R. W., Pearson, D. G., and James, D. E., 2004, mwyaPhysical, chemical, and chronological characteristics of continental mantle. Reviews of Geophysics 43, 8755-1209/05/2004RG000156.

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «litosfera»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla litosfera

• citerefbritannica-com(EN) lithosphere, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.