Forskelle mellem jordens litosfære og asthenosfære

Vores verden, dvs. Jorden, er den tredje planet fra solen og den eneste planet, der vides at opretholde liv. Dette lag, der opretholder liv på jorden, kaldes litosfæren. Lithosfæren er sammensat af skorpen og den øverste mest solide kappe. Mens Asthenosfæren, der ligger under litosfæren, er sammensat af den øverste svageste del af mantelen. Når vi bevæger os fra litosfæren til asthenosfæren, stiger temperaturen. Denne stigning i temperatur såvel som ekstremt tryk får sten til at blive plastisk. Med tiden vil disse halvsmeltede klipper strømme. Den førnævnte forekomst med en bestemt dybde og temperatur giver anledning til asthenosfærelaget. Disse to lag er afgørende på grund af de mekaniske ændringer, der forekommer inden for disse lag, samt deres virkninger på samfundet. Deres forskelle og interaktioner vil blive drøftet yderligere i den følgende artikel.

Historie / Formation

Lithosfære-konceptet begyndte i 1911 af A. E. H. Love og blev videreudviklet af andre forskere som J. Barrell og R. A. Daly [i]. Mens asthenosfære-konceptet blev foreslået på et senere tidspunkt i historien, dvs. 1926, og bekræftet i 1960 af seismiske bølger, der stammede fra det store chilenske jordskælv. De foreslog gravitationsanomalier over den kontinentale skorpe, hvor et stærkt øverste lag flød over et svagt nedre lag, dvs. asthenosfæren. Med tiden blev disse ideer udvidet. Grundlaget for konceptet bestod imidlertid af den stærke lithosfære, der hviler på den svage asthenosfære [ii].

Struktur

Litosfæren består af skorpen og den øverste mantel (stort set bestående af peridotit), der udgør det stive ydre lag, der er delt af tektoniske plader (store plader af stenet materiale). Bevægelsen (kollision og glidende forbi hinanden) af disse tektoniske plader siges at forårsage geologiske begivenheder såsom dybhavsskævninger, vulkaner, lavastrømme og bjergbygning. Litosfæren er omgivet af atmosfæren ovenfor og asthenosfæren nedenfor. Selvom litosfæren betragtes som den mest stive af lag, betragtes den også som elastisk. Imidlertid er dens elasticitet og duktilitet langt mindre end asthenosfæren og er afhængig af stress, temperatur og jordens krumning. Dette lag spænder fra en dybde på 80 km til 250 km under overfladen og betragtes som et køligere miljø end dets nabo (asthenosphere), cirka 400 grader celsius [iii].

I modsætning til litosfæren menes asthenosfæren at være meget varmere, dvs. mellem 300 til 500 grader celsius. Dette skyldes, at asthenosfæren for det meste er solid med nogle regioner, der indeholder delvis smeltet sten. Hvilket bidrager til, at asthenosfæren betragtes som viskøs og mekanisk svag. Således betragtes det som mere flydende i naturen end lithosfæren, der er dens 'øvre kant, mens dens' nedre kant er mesosfæren. Asthenosfæren kan strække sig til en dybde på 700 km under jordoverfladen. Varme materialer, der udgør mesosfæren, opvarmer asthenosfæren og forårsager smeltning af klipper (semi-fluid) i asthenosfæren, forudsat at temperaturerne er høje nok. Halvfluidområderne i asthenosfæren giver mulighed for bevægelse af de tektoniske plader i litosfæren [iv].

Kemisk sammensætning

Litosfæren er opdelt i to typer, nemlig:

• Oceanisk litosfære - en tættere oceanisk skorpe med en gennemsnitlig massefylde på 2,9 gram pr. Kubikcentimeter
• Kontinental lithosfære - en tykkere skorpe, der strækker sig 200 km under jordoverfladen med en gennemsnitlig massefylde på 2,7 gram pr. Kubikcentimeter

Den kemiske sammensætning af litosfæren indeholder cirka 80 elementer og 2000 mineraler og forbindelser, mens den slushlignende klippe i asthenosfæren er lavet af jern-magnesiumsilicater. Dette er næsten identisk med mesosfærelaget. Den oceaniske skorpe er mørkere end den kontinentale skorpe på grund af mindre silica og mere jern og magnesium [v].

Pladetektonik / aktivitet

Litosfæren indeholder 15 større tektoniske plader, nemlig:

1. nordamerikaner
2. Nazca
3. Scotia
4. Caribien
5. Antarktis
6. eurasiske
7. afrikansk
8. indiske
9. australsk
10. Pacific
11. Juan de Fuca
12. filippinske
13. Arabian
14. Sydamerikansk
15. Cocos

Konvektion forårsaget af varme fra nedre lag på jorden, driver den asthenosfæriske strømning, der får tektoniske plader i litosfæren til at begynde at bevæge sig. Tektonisk aktivitet forekommer mest ved grænserne af nævnte plader, hvilket resulterer i kollisioner, glider mod hinanden og endda rives i stykker. Producerer jordskælv, vulkaner, orogeni samt havgrav. Aktiviteten i asthenosfæren under den oceaniske skorpe skaber ny skorpe. Ved at tvinge asthenosfæren til overfladen ved midterhavskanter. Når den smeltede sten ekstruderes, afkøles den og danner den nye skorpe. Konvektionskraft får også litosfærepladerne ved havryggene til at bevæge sig fra hinanden [vi].

Litosfæren - Asthenosfæregrænse (LAB)

LAB findes mellem den kølige lithosfære og den varme asthenosfære. Derfor repræsenterer en rheologisk grænse, dvs. indeholdende rheologiske egenskaber, såsom termiske egenskaber, kemisk sammensætning, smelteomfang og forskel i kornstørrelse. LAB viser overgangen fra varm mantel i asthenosfæren til den koldere og mere stive lithosfære ovenfor. Litosfæren er kendetegnet ved ledende varmeoverførsel, mens asthenosfæren er en grænse med advektiv varmeoverførsel [vii].

Seismiske bølger, der bevæger sig gennem LAB, rejser hurtigere over lithosfæren end asthenosfæren. I overensstemmelse hermed reduceres bølgehastighederne i nogle områder med 5 til 10%, 30 til 120 km (oceanisk litosfære). Dette skyldes asthenosfærens forskellige densiteter og viskositet. Grænsen (hvor seismiske bølger aftager) er kendt som Gutenberg-diskontinuiteten, som menes at være indbyrdes relateret til LAB på grund af deres fælles dybder. I oceanisk litosfære kan LAB-dybden variere mellem 50 til 140 km, undtagen ved midt-oceaniske kamme, hvor det ikke er dybere end den nye skorpe, der dannes. Kontinental lithosfære LAB dybder er en kilde til tvist, forskere estimerer en dybde fra 100 km til 250 km. I sidste ende er kontinental lithosfære og LAB i nogle ældre dele tykkere såvel som dybere. At antyde, at deres dybder er aldersafhængige [viii].

Sammenligning af litosfæren og asthenosfæren

Lithosfærecenter	asthenosfære
Lithosfære-konceptet blev foreslået i 1911	Asthenosfære-konceptet blev foreslået i 1926
Lithosphere består af skorpen og den øverste mest solide kappe	Asthenosphere består af den øverste svageste del af mantelen
Ligger under atmosfæren og over asthenosfæren	Ligger under litosfæren og over mesosfæren
Den fysiske struktur består af et stift ydre lag, der er delt af tektoniske plader. Det betragtes som stift, sprødt og elastisk.	Den fysiske struktur er for det meste solid med nogle regioner, der indeholder delvist smeltet sten, som udviser plastiske egenskaber
Karakteriseret som elastisk og mindre duktil	Har en højere grad af duktilitet end litosfæren
Spænder fra en dybde på 80 km og 200 km under jordoverfladen	Strækker sig til en dybde på 700 km under jordoverfladen
Omtrentlig temperatur på 400 grader celsius	Omtrentlig temperatur i området fra 300 til 500 grader celsius
Har en lavere densitet end asthenosfæren	Asthenosfæren er tættere end lithosfæren
Giver mulighed for ledende varmeoverførsel	Giver mulighed for adekvat varmeoverførsel
Seismiske bølger kører med hurtigere hastigheder over lithosfæren	Seismiske bølger bevæger sig 5 til 10% langsommere i asthenosfæren end i lithosfæren
Klipper er under meget mindre presstyrker	Klipper er under enorme pressekræfter
Kemisk sammensætning består af 80 elementer og cirka 2000 mineraler	Asthenosphere består hovedsageligt af jern-magnesiumsilicater

Konklusion

Jorden er sammensat af 5 fysiske lag, nemlig; litosfære, asthenosfære, mesosfære, ydre kerne og indre kerne. Denne artikel fokuserede på de to første lag og deres forskelle. Som udgør en del Geologi; videnskaben, der beskæftiger sig med jordens struktur, historie og dens 'processer. Geologi letter undersøgelser omkring nogle af humanitære formidable problemer, såsom klimaændringer, naturkatastrofer (tsunamier, jordskælv, vulkanudbrud, jordskred osv.) Samt ressourceudtømning (vand, energi, mineral). Løsningerne på vores nuværende miljøudfordringer kræver kendskab til vores jordstrukturer og -systemer. Denne verden er vores hjem. Vi er helt afhængige af jorden for at overleve. Derfor er det kun logisk for os at forstå vores miljø for at fremme en bæredygtig levevis.