Litosfer

Litosfer, eski Yunancada "kayalık" Hintçede "küre" anlamlarına gelir. Tanım olarak ise, sert ve mekanik özellikleri ile tanımlanan karasal tipte bir gezegenin veya doğal uydunun en dış kabuğudur. Litosfer, kabuk ve üst mantonun binlerce yıl veya daha büyük zaman ölçeklerinde elastik olarak davranan üst mantonun en üst bölümünden oluşur. Gezegenimizin kaya kısmını oluşturan ve en dış katmanı olan kabuğu tanımlamada kimyasal ve mineraloji yapısı kullanılır. Litosferin altındaki katman, astenosfer olarak bilinir.

Dünya'nın merkezden yüzeye doğru kesiti, kabuk ve mantoyu içeren litosfer

Dünya üzerindeki litosferin tektonik plakaları

Dünya'nın litosferi

Litosfer, Dünya'nın sert ve sert dış katmanını yapılandıran kabuk ve en üstteki mantoyu içerir. Litosfer tektonik plakalara bölünmüştür. Litosferin, toprak oluşturma işlemi boyunca atmosfer, hidrosfer ve biyosfere kimyasal olarak tepki veren en üst kısmına "pedosfer" denir. Litosferin altında, üst mantonun daha zayıf, daha sıcak ve daha derin kısmı olan "astenosfer" bulunur. Litosfer-astenosfer sınırı, strese tepki olarak bir farkla tanımlanır: Litosfer, elastik ve kırılgan başarısızlıklarla deforme olduğu için çok uzun jeolojik zaman dilimlerinde sert kalır. Astenosfer ise yapışkan olarak deforme olur ve plastik deformasyon yoluyla gerginliği giderir.

Kavram tarihi

Litosfer kavramı, A.E.H Love tarafından 1911 yılında monografisi "Geodynamics'in bazı sorunları" adlı kitabında Dünya'nın güçlü dış tabakası olarak tanımlanmıştır. Kavram hakkında bir dizi makale yazan ve "litosfer"[1][2][3][4] terimini tanıtan Joseph Barrell tarafından daha da geliştirilmiştir. Bu kavram, kıtasal kabuk üzerinde önemli yer çekimi anomalilerinin varlığına dayanıyordu. Buradan akabilecek daha zayıf bir tabakanın üzerinde (astenosfer olarak adlandırdığı) güçlü, katı bir üst tabaka yani litosfer'in olması gerektiği sonucunu çıkardı. Bu fikirler Reginald Aldworth Daly tarafından 1940 yılında "Dünyanın gücü ve yapısı"[5] adlı seminal çalışmasıyla genişletildi. Jeologlar ve jeofizikçiler tarafından geniş çapta kabul edildi. Zayıf bir astenosfer üzerinde duran güçlü bir litosfer kavramları, plaka tektoniği teorisi için geçerlidir.

Türleri

Farklı litosfer türleri

İki tür litosfer vardır:

• Okyanus kabuğu ile ilişkili olan ve okyanus havzalarında bulunan okyanus litosferi (santimetre küp başına ortalama yoğunluğu yaklaşık 2.9 gramdır.)
• Kıtasal kabuk ile ilişkili kıta litosferi (santimetre küp başına ortalama yoğunluğu yaklaşık 2.7 gramdır.)

Litosferin kalınlığı, kırılgan ve yapışkan hareketler arasındaki geçiş ile ilişkili izoterm derinliği olarak kabul edilir.[6] Olivinin yapışkan olarak deforme olmaya başladığı sıcaklık (1000 derecedir.) Bu izotermi ayarlamak için sıklıkla kullanılır, çünkü olivin genellikle üst mantodaki en zayıf mineraldir. Okyanus litosferi tipik olarak yaklaşık 50–140 km kalınlığındadır.[7] (ancak okyanus ortası sırtlarının altında kabuktan daha kalın değildir.), kıtasal litosferin kalınlığı yaklaşık 40 km ila 280 km arasındadır.[7] Tipik bir kıtasal litosferin üst kısmının 30 ila 50 km'si kabuktur. Litosferin manto kısmı büyük ölçüde periodotitten oluşur. Kabuk, maho süreksizliğinde gerçekleşen kimyasal bileşimdeki değişiklik ile üst mantodan ayırt edilir.

Okyanus litosferi

Okyanus litosferi mafik ve ultramafik mantodan oluşur. Okyanus litosferi mantonun felsik kayalardan oluşmuş kıta litosferinden daha yoğundur. Okyanus litosferi zaman geçtikçe kalın bir hale gelir ve okyanus sırtından uzaklaşır. Oluşan bu kalınlaşma sıcak halde bulunan astenosferin litosfer mantosuna dönüştürülen ve okyanus litosferinin zamanla giderek çok kalın ve sıkı olmasına neden olan şey iletken soğumadır. Genel olarak okyanus litosferi mantodaki konveksiyon[8] için bir kalkan görevi yapmaktadır.

Okyanus litosferi 20-30 milyon yıl boyunca astenosferden daha yoğun halde iken bundan sonra astenosfer daha yoğun bir hal almaya başlar. Çünkü kimyasal yapı olarak değişmiş okyanus kabuğu astenosferden daha hafiftir ancak manto litosferinin termal kasılmaları okyanus litosferini astenosferden daha yoğun bir hale sokar. Olgun okyanus litosferinin yer çekimini dengesiz iletmesi dengesizliği batma bölgelerinde okyanus litosferi çoğunlukla okyanus veya kıta olabilecek güçte olan litosferin altına batmaktadır. Okyanus ortasında bulunan sırtlarda her zaman daha yeni okyanus litosferi yapılır ve batma bölgelerinde ise yer altına girerek mantoya geri dönüşür bu şekilde bir döngü halinde devam eder sonuç olarak okyanus litosferi çok genç bir kabuktur tahmin edilen en eski okyanusa litosferi 170 milyon yıl, en eski kıtasal litosferin ise bölümleri milyarlarca yaşındadır.

Kıtasal litosferin en eski olan parçaları kratonların altındadır ve orada bulunan manto litosferi normal olanlara göre hem daha kalın hem de daha az yoğundur.

Düşük litosfer

Jeofizik üzerine yapılan bazı çalışmalar litosferin büyük parçalarının 2900 km derinlikte mantoya çekirdek manto sınırına yakın kısımlarda bulundukları diğerlerinin ise üst katmanda yüzdüklerini ortaya çıkarmıştır.[9] Bazı litosferlerde 400 km boyunca uzanırken üstündeki kıta parçasına bağlı kalırken,[10] Ürdün’ün 1988’de önerisi olan tektosfer boyutuna benzer.[11]

Manto ksenolitleri

Jeologlar volkanları inceleyerek volkanik borularda ortaya çıkan manto ksenolitlerini[12] inceleyerek mantoyu çok iyi bir şekilde anlayabilirler. Bu ksenolitlerin genel olarak tarihi osmiyum ve renyumun izotoplarının bolluklarının analizleri gibi birçok analiz şekli ile araştırılmıştır. Bu tür çalışmalar bazı tektonların altında bulunan manto litofürlerin plaka tektoniği ile birlikte devem eden manto akışına rağmen 3 milyar yılı geçen süreler boyunca sürdüğünü doğrulamışlardır.[13]

Kaynakça

1. Barrell, M. (1914), ""The strength of the Earth's crust"", Journal of Geology, 22 (6), ss. 537-555, Bibcode:1914JG.....22..537B, doi:10.1086/622170, JSTOR 30067883
2. Barrell, M. (1914), ""The strength of the Earth's crust"", Journal of Geology, 22 (7), ss. 655-683, Bibcode:1914JG.....22..655B, doi:10.1086/622181, JSTOR 30067883
3. Barrell, M. (1914), ""The strength of the Earth's crust"", Journal of Geology, 22 (5), ss. 441-468, Bibcode:1914JG.....22..441B, doi:10.1086/622163, JSTOR 30067162
4. Barrell, M. (1914), ""The strength of the Earth's crust"", Journal of Geology, 22 (4), ss. 289-314, Bibcode:1914JG.....22..289B, doi:10.1086/622155, JSTOR 30056401
5. Daly, R. (1940). Strength and structure of the Earth. New York: Prentice-Hall. ASIN B000GT3U84.
6. Parsons, B.; McKenzie, D. (1978), ""Mantle Convection and the thermal structure of the plates"" (PDF), JJournal of Geophysical Research, 83 (B9), s. 4485, Bibcode:1978JGR....83.4485P, CiteSeerX 10.1.1.708.5792 $2, doi:10.1029/JB083iB09p04485
7. Pasyanos M. E. (15 Mayıs 2008). "Lithospheric Thickness Modeled from Long Period Surface Wave Dispersion" (PDF). 21 Aralık 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Nisan 2014.
8. Donald L. Turcotte, Gerald Schubert, Geodynamics. Cambridge University Press, 25 mar 2002 - 456
9. Burke, Kevin; Torsvik, Trond H. (2004). "Derivation of Large Igneous Provinces of the past 200 million years from long-term heterogeneities in the deep mantle". Earth and Planetary Science Letters. 227 (3–4): 531. Bibcode:2004E&PSL.227..531B. doi:10.1016/j.epsl.2004.09.015.
10. O'Reilly, Suzanne Y.; Zhang, Ming; Griffin, William L.; Begg, Graham; Hronsky, Jon (2009). "Ultradeep continental roots and their oceanic remnants: A solution to the geochemical "mantle reservoir" problem?". Lithos. 112: 1043-1054. Bibcode:2009Litho.112.1043O. doi:10.1016/j.lithos.2009.04.028.
11. Jordan, T. H. (1988). "Structure and formation of the continental tectosphere". Journal of Petrology. 29 (1): 11-37. Bibcode:1988JPet...29S..11J. doi:10.1093/petrology/Special_Volume.1.11.
12. Nixon, P.H. (1987) Mantle xenoliths J. Wiley & Sons, 844 p. 0-471-91209-3
13. Carlson, Richard W. (2005). "Physical, chemical, and chronological characteristics of continental mantle" (PDF). Reviews of Geophysics. 43 (1): RG1001. Bibcode:2005RvGeo..43.1001C. doi:10.1029/2004RG000156. 22 Kasım 2012 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi.