لیتوسفر و رئولوژی
لیتوسفر پوسته بیرونی سرد و مستحکم زمین است که در طول زمان زمینشناختی به صورت صلب رفتار میکند و رئولوژی آن، که تعیینکننده شکنندگی، کشسانی یا شکلپذیری سنگ است، نحوه خم شدن، شکستن و تغییر شکل صفحات را کنترل میکند.
Definition
لیتوسفر لایه بیرونی نسبتاً سرد و مستحکم زمین است که شامل پوسته و گوشته بالایی میشود و در طول زمان زمینشناختی به صورت صلب یا کشسان رفتار میکند؛ رئولوژی آن نحوه تغییر شکل سنگهای آن را توصیف میکند، از شکست شکننده در نزدیکی سطح تا خزش شکلپذیر در عمق.
Scope
این موضوع لیتوسفر را به عنوان یک لایه مرزی حرارتی و مکانیکی و رئولوژی که به آن استحکام میبخشد، پوشش میدهد: تعریف آن بر اساس دما و سرد شدن صفحات اقیانوسی با افزایش سن، پاسخ کشسان و خمشی به بارها، و گذار از حالت شکننده به شکلپذیر با عمق. این موضوع به بررسی پوششهای مقاومت تسلیم، تمایز بین لیتوسفر حرارتی، لرزهای و کشسان، و مکانیسمهای تغییر شکلی که استحکام آن را تعیین میکنند، میپردازد. تأکید بر استحکام و رفتار مکانیکی پوسته بیرونی زمین است که تکتونیک صفحهای را ممکن میسازد.
Core questions
- لیتوسفر چگونه از نظر حرارتی، لرزهای و مکانیکی تعریف میشود؟
- لیتوسفر اقیانوسی چگونه با سرد شدن و افزایش سن ضخیمتر شده و فرونشست میکند؟
- گذار از حالت شکننده به شکلپذیر چیست و استحکام چگونه با عمق تغییر میکند؟
- استحکام لیتوسفری چگونه خمش و تحمل بارها را کنترل میکند؟
Key concepts
- لیتوسفر به عنوان یک لایه مرزی حرارتی
- سرد شدن و فرونشست لیتوسفر اقیانوسی
- گذار شکننده-شکلپذیر و پوشش مقاومت تسلیم
- سختی کشسان و خمشی
- لیتوسفر حرارتی، لرزهای و کشسان
Key theories
- لایه مرزی حرارتی سرد شونده
- لیتوسفر اقیانوسی لایه مرزی حرارتی بالایی و سرد همرفت گوشته است؛ با دور شدن از پشته، سرد، ضخیم و به طور قابل پیشبینی فرونشست میکند، به طوری که عمق کف دریا با ریشه دوم سن افزایش مییابد.
- پوشش مقاومت تسلیم
- استحکام لیتوسفر با عمق توسط شکست اصطکاکی شکننده در قسمت بالایی سرد و خزش شکلپذیر در عمق محدود میشود، که یک پوشش مقاومت تسلیم را تعریف میکند و ضخامت کشسان مؤثر آن و نحوه تحمل بارها را تعیین میکند.
Mechanisms
از آنجا که استحکام سنگ به شدت به دما بستگی دارد، قسمت بالایی سرد زمین در برابر جریان مقاومت میکند و به عنوان یک صفحه منسجم رفتار میکند؛ در نزدیکی سطح، تغییر شکل شکننده است و توسط اصطکاک در گسلها کنترل میشود، در حالی که سنگهای عمیقتر و داغتر با خزش شکلپذیر تسلیم میشوند، و گذار بین این رژیمها، همراه با ضخامت صفحه، سختی خمشی آن و نحوه خم شدن آن تحت بارهایی مانند کوههای دریایی و ورقههای یخی را تعیین میکند.
Clinical relevance
رئولوژی لیتوسفری تعیین میکند که زمینلرزهها در کجا میتوانند آغاز شوند، حوضهها چگونه فرونشست میکنند و کوهها چگونه حمایت میشوند، و زمین جامد چگونه به بارگذاری و تخلیه بار پاسخ میدهد، که به تفسیر تکتونیکی، تحلیل حوضهها و مطالعه بازگشت پسایخبندانی کمک میکند.
History
مفهوم لیتوسفر مستحکم بر روی آستنوسفر ضعیف در تکتونیک صفحهای اولیه محوری بود؛ کارهای بعدی بر روی مدل سرد شدن نیمفضا در صفحات اقیانوسی، مطالعات آزمایشگاهی استحکام سنگ، و تحلیل خمشی بارها، درک مدرن از رئولوژی لیتوسفری را بنا نهاد.
Key figures
- Donald Turcotte
- Anthony Watts
- Shun-ichiro Karato
Related topics
Seminal works
- turcotte2014
- watts2001
- karato2008
Frequently asked questions
- تفاوت بین لیتوسفر و آستنوسفر چیست؟
- لیتوسفر لایه بیرونی سرد و صلب است که صفحات تکتونیکی را تشکیل میدهد، در حالی که آستنوسفر زیر آن گرمتر و ضعیفتر است و به راحتی تغییر شکل میدهد تا صفحات بتوانند روی آن بلغزند؛ مرز اساساً حرارتی و مکانیکی است تا ترکیبی.
- چرا کف دریا با دور شدن از پشتههای میاناقیانوسی عمیقتر میشود؟
- با افزایش سن لیتوسفر اقیانوسی و دور شدن آن از پشته، سردتر، چگالتر و منقبض میشود، بنابراین فرونشست میکند؛ این سرد شدن و فرونشست از یک الگوی منظم پیروی میکند، به طوری که عمق تقریباً با ریشه دوم سن لیتوسفر افزایش مییابد.