Dans le domaine de la géologie, qu'est-ce que la lithosphère? La lithosphère est la couche externe fragile de la Terre solide. Les assiettes de tectonique des plaques sont des segments de la lithosphère. Son sommet est facile à voir - il est à la surface de la Terre - mais la base de la lithosphère est en transition, qui est un domaine de recherche actif.
Flexion de la lithosphère
La lithosphère n'est pas totalement rigide, mais légèrement élastique. Il fléchit lorsque des charges y sont placées ou retirées. Les glaciers de la période glaciaire sont un type de charge. Dans Antarctique, par exemple, l'épaisse calotte glaciaire a poussé la lithosphère bien en dessous du niveau de la mer aujourd'hui. Au Canada et en Scandinavie, la lithosphère est toujours en train de fléchir là où les glaciers ont fondu il y a environ 10 000 ans. Voici quelques autres types de chargement:
- Construction de volcans
- Dépôt de sédiments
- Élévation du niveau de la mer
- Formation de grands lacs et réservoirs
Voici d'autres exemples de déchargement:
- Érosion des montagnes
- Excavation de canyons et de vallées
- Assèchement de grands plans d'eau
- Abaissement du niveau de la mer
La flexion de la lithosphère à partir de ces causes est relativement faible (généralement beaucoup moins d'un kilomètre [km]), mais mesurable. Nous pouvons modéliser la lithosphère en utilisant une physique d'ingénierie simple, comme s'il s'agissait d'un faisceau métallique, et avoir une idée de son épaisseur. (Cela a été fait pour la première fois au début des années 1900.) Nous pouvons également étudier le comportement des ondes sismiques et placer la base de la lithosphère à des profondeurs où ces vagues commencent à ralentir, indiquant une roche plus molle.
Ces modèles suggèrent que la lithosphère varie de moins de 20 kilomètres d'épaisseur près des dorsales médio-océaniques à environ 50 km dans les anciennes régions océaniques. Sous les continents, la lithosphère est plus épaisse... d'environ 100 à 350 km.
Ces mêmes études montrent que sous la lithosphère se trouve une couche de roche solide plus chaude et plus douce appelée asthénosphère. La roche de l'asthénosphère est visqueuse plutôt que rigide et se déforme lentement sous contrainte, comme le mastic. Par conséquent, la lithosphère peut se déplacer à travers ou à travers l'asthénosphère sous les forces de la tectonique des plaques. Cela signifie également que les failles sismiques sont des fissures qui s'étendent à travers la lithosphère, mais pas au-delà.
Structure de la lithosphère
La lithosphère comprend le croûte (les roches des continents et le plancher océanique) et la partie supérieure du manteau sous la croûte. Ces deux couches sont différentes en minéralogie mais très similaires mécaniquement. Pour la plupart, ils agissent comme une seule plaque. Bien que beaucoup de gens parlent de «plaques crustales», il est plus exact de les appeler des plaques lithosphériques.
Il semble que la lithosphère se termine là où la température atteint un certain niveau qui provoque une roche moyenne du manteau (péridotite) pour devenir trop mou. Mais il existe de nombreuses complications et hypothèses impliquées, et nous pouvons seulement dire que la température serait d'environ 600 C à 1200 C. Cela dépend beaucoup de la pression ainsi que de la température, et la composition des roches varie en raison du mélange plaque-tectonique. Il est probablement préférable de ne pas s'attendre à une frontière définitive. Les chercheurs spécifient souvent une lithosphère thermique, mécanique ou chimique dans leurs articles.
La lithosphère océanique est très mince aux centres de propagation où elle se forme, mais elle s'épaissit avec le temps. En se refroidissant, plus de roches chaudes de l'asthénosphère gèlent sur sa face inférieure. En l'espace d'environ 10 millions d'années, la lithosphère océanique devient plus dense que l'asthénosphère située en dessous. Par conséquent, la plupart des plaques océaniques sont prêtes pour la subduction chaque fois que cela se produit.
Plier et briser la lithosphère
Les forces qui plient et cassent la lithosphère proviennent principalement de la tectonique des plaques.
Là où les plaques entrent en collision, la lithosphère sur une plaque s'enfonce dans le chaud manteau. Dans ce processus de subduction, la plaque se plie vers le bas jusqu'à 90 degrés. Alors qu'elle se plie et s'enfonce, la lithosphère subductrice se fissure considérablement, déclenchant des tremblements de terre dans la dalle rocheuse descendante. Dans certains cas (comme dans le nord de la Californie), la partie subductée peut se rompre complètement, s'enfoncer dans la Terre profonde lorsque les plaques au-dessus changent d'orientation. Même à de grandes profondeurs, la lithosphère subductée peut être fragile pendant des millions d'années, tant qu'elle est relativement fraîche.
La lithosphère continentale peut se diviser, la partie inférieure se brisant et s'enfonçant. Ce processus est appelé délaminage. La partie crustale de la lithosphère continentale est toujours moins dense que la partie du manteau, qui à son tour est plus dense que l'asthénosphère en dessous. Les forces de gravité ou de traînée de l'asthénosphère peuvent séparer les couches de la croûte et du manteau. La délamination permet au manteau chaud de se soulever et de faire fondre sous certaines parties d'un continent, provoquant un soulèvement généralisé et un volcanisme. Des endroits comme la Sierra Nevada en Californie, l'est de la Turquie et certaines parties de la Chine sont étudiés en pensant au délaminage.