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capa sólida superficial de la Tierra De Wikipedia, la enciclopedia libre
La litosfera (del griego λίθος, lithos, ‘piedra’ y σφαίρα, sphaíra, ‘esfera’) es la capa superficial sólida de la Tierra, caracterizada por su rigidez.[1] Está formada por la corteza y la zona más externa del manto, y mantiene un equilibrio isostático sobre la astenosfera, una capa «plástica» que forma parte del manto. La litosfera suele tener un espesor aproximado de 50 a 1.000 km,[1] y su límite externo es la superficie terrestre.[2] El límite inferior varía dependiendo de la definición de litosfera que se adopte. Para este caso, teniendo en cuenta el espesor mencionado, es la astenosfera.[2]
La litosfera está fragmentada en una serie de placas tectónicas o litosféricas, en cuyos bordes se concentran los fenómenos geológicos endógenos, como el magmatismo, la sismicidad o la orogénesis.[3][4]
El concepto de litosfera como la fuerte capa exterior de la Tierra fue descrito por el matemático inglés A. E. H. 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 la término "litosfera".[5][6][7][8] El concepto se basó en la presencia de importantes anomalías gravitacionales 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"[9] Estas ideas han sido ampliamente aceptadas 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.
En la práctica no es fácil establecer un espesor concreto para la litosfera.[2] Se aplican distintas aproximaciones a:
Las litosferas térmica y sísmica tienen espesores equivalentes. En general, el espesor de la litosfera elástica es mayor a los otros dos.[cita requerida]
Según el tipo de corteza que la forme, distinguimos dos tipos:
La litosfera oceánica está formada principalmente por corteza máfica y manto ultramáfica (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 engrosa a medida que envejece y se aleja de la dorsal oceánica. La litosfera oceánica más antigua suele tener un grosor de unos 140 kilómetros (87,0 mi).[14] Este engrosamiento se produce por el enfriamiento conductivo, que convierte la astenosfera caliente en manto litosférico y hace que la litosfera oceánica sea cada vez más gruesa y densa con la edad. De hecho, la litosfera oceánica es una capa límite térmica para la convección[19] en el manto. El espesor de la parte del manto de la litosfera oceánica puede aproximarse como una capa límite térmica que se engrosa con la raíz cuadrada del tiempo.
Aquí, es el espesor de la litosfera del manto oceánico, es la difusividad térmica (aproximadamente 10-6 m2/s) para las 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 propagación de la dorsal mediooceánica, y V es la velocidad de la placa litosférica.[20]
La litosfera oceánica es menos densa que la astenosfera durante unas decenas de millones de años, pero después se vuelve cada vez más densa que la astenosfera. Mientras que la corteza oceánica químicamente diferenciada es más ligera que la astenosfera, la contracción térmica de la litosfera del manto la hace más densa que la astenosfera. La inestabilidad gravitatoria de la litosfera oceánica madura hace que, en las zonas de subducción, la litosfera oceánica se hunda invariablemente bajo la litosfera dominante, que puede ser oceánica o continental. En las dorsales oceánicas se produce constantemente nueva litosfera oceánica, que se recicla en el manto en las zonas de subducción. Como resultado, la litosfera oceánica es mucho más joven que la 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.[21][16]
Los estudios geofísicos de principios del siglo XXI postulan que grandes trozos de la litosfera han sido subducidos en el manto a una profundidad de 2900 kilómetros (1802,0 mi) esta cerca del límite entre el núcleo y el manto,[22] mientras que otros "flotan" en el manto superior.[23][24] Sin embargo, otros se adentran en el manto hasta 400km pero permanecen "adheridos" a la placa continental superior,[16] similar a la extensión de la "tectosfera" propuesta por Jordan en 1988.[25] La litosfera en subducción se mantiene rígida (como demuestran los terremotos profundos a lo largo de la zona Wadati-Benioff) hasta una profundidad de unos 600km.[26]
Los geocientíficos pueden estudiar directamente la naturaleza del manto subcontinental examinando los xenolitos del manto[27] que aparecen en la kimberlita, la lamproita y otros tubos volcánicos. La historia de estos xenolitos ha sido investigada por muchos métodos, incluyendo análisis de abundancia de isótopos de osmio y renio. Dichos estudios han confirmado que las litosferas del manto situadas bajo algunos cratones han persistido durante periodos superiores a los 3.000 millones de años, a pesar del flujo del manto que acompaña a la tectónica de placas.[28]
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) por debajo de la superficie de la Tierra.[29]
La litosfera constituye la mayor parte del planeta en contacto con la biosfera, tanto en masa como en volumen, muy por delante del agua y del aire. Es el soporte de la vida (biodiversidad) y contiene la mayor parte del carbono fósil residual en forma de carbón, gas, petróleo y rocas carbonatadas.
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