Литосфера — это внешняя твёрдая оболочка Земли, представляющая собой совокупность коры и верхней части мантии, разделённая на тектонические плиты, которые медленно перемещаются по более пластичной астеносфере, формируя горы, океанические впадины, вулканы и зоны землетрясений 🌍.
Общие сведения и строение ⛰️
Литосфера включает земную кору и верхнюю часть мантии, объединённые общими механическими свойствами — высокой жёсткостью и хрупко-упругим поведением. Её нижняя граница определяется не химическим составом, а переходом к более пластичному течению пород (астеносфере).
Мощность литосферы варьирует от нескольких десятков километров под срединно-океаническими хребтами до 200–250 км под древними континентальными кратронами. Температурный градиент и содержание воды в минералах существенно влияют на её реологию.
Сравнение океанической и континентальной литосферы 🌊/🌍
| Параметр | Океаническая литосфера | Континентальная литосфера |
|---|---|---|
| Средняя мощность | 5–100 км (увеличивается с возрастом) | 80–200+ км (максимум под кратронами) |
| Возраст | до ~200 млн лет | до >3 млрд лет (кратоны) |
| Состав коры | Базальтовая (мафическая) | Гранитно-базальтовая (фелсическая/промежуточная) |
| Плотность | Выше (тонет в мантии) | Ниже (плавает выше, формируя континенты) |
| Тепловой поток | Повышенный на молодых участках | Сниженный в древних щитах |
| Обновление | Постоянное, за счёт спрединга и субдукции | Редкое переработка, аккреция террейнов |
| Рельеф | Глубоководные впадины, хребты | Горные пояса, плато, равнины |
| Зоны деформаций | Главным образом по границам плит | Как по границам, так и внутри плит |
| Типичный магматизм | Талассо-базальтовый (MORB), островные дуги | Разнообразный: гранитоиды, базальты плато |
| Скорость перемещения | До 10+ см/год | Обычно 0–5 см/год |
Плиты и их границы 🧭
Плитовая тектоника описывает мозаичную структуру литосферы из крупных (например, Евразийская, Тихоокеанская) и малых плит, перемещающихся над астеносферой. Движения обусловлены тяготением субдуцирующих плит (slab pull), «толканием» у хребтов (ridge push) и вязким сцеплением с конвективными потоками мантии.
- Сходящиеся границы (конвергентные) ➡️⬅️: субдукция океанической плиты под континентальную или океаническую; формирование островных дуг, горных поясов, глубоководных желобов.
- Расходящиеся (дивергентные) ⬅️ ➡️: спрединг в срединно-океанических хребтах, рифтование континентов (Восточно-Африканский рифт).
- Сдвиговые (трансформные) ↔️: горизонтальные смещения, разломы типа Сан-Андреас, сильные землетрясения без значимого вулканизма.
Плиты взаимодействуют, аккумулируя упругую энергию и высвобождая её в виде землетрясений; вязко-пластические деформации приводят к длительному воздыманию и опусканию земной поверхности.
Геофизические и реологические свойства 🧪
Литосфера характеризуется холодным и относительно сухим состоянием пород, что обеспечивает хрупкое разрушение в верхней части и вязко-упругое течение на глубине. Переход к астеносфере определяется изотермой порядка 1200–1300 °C и уменьшением эффективной вязкости.
Скользя по пластичной астеносфере, литосфера испытывает изостатическую компенсацию: более толстые и лёгкие континентальные корни «всплывают», тогда как плотная океаническая литосфера с возрастом утолщается и погружается, инициируя субдукцию. Сейсмические томографические модели выявляют холодные погружающиеся плиты и аномалии скорости волн, указывающие на состав и температуру.
Процессы и формы рельефа 🌋
- Горообразование (орогенез) при столкновениях плит; формирование метаморфических поясов и коровых корней.
- Вулканизм на дугах и горячих точках; появление вулканических плато и океанических островов.
- Землетрясения на разломах различного типа; распространение сейсмических волн через литосферу.
- Рифтогенез и образование осадочных бассейнов, накопление углеводородов.
- Эрозия и износ гор с последующей изостатической подпиткой воздымания.
Методы изучения 🔬
- Сейсмология: профилирование скоростей P- и S-волн, локализация очагов землетрясений, томография.
- Магнитотеллурика и электропрофилирование: оценка проводимости, флюидонасыщенности и температуры.
- Гравиметрия и геоид: масса, плотностные контрасты, корневая структура орогенов.
- Геодезия (GNSS, InSAR): скорости и поля деформаций плит и разломов.
- Тепловой поток и геотермия: оценка мощности и реологического строения.
- Геохимия и петрология: ксенолиты мантии, изотопные системы, флюиды.
- Глубокое бурение и каротаж: прямые данные о коре и верхней мантии.
Литосфера других планет и спутников 🪐
На Марсе литосфера толще и холоднее, что способствует длительной сохранности вулканических построек (Олимп). У Венеры высокая температура и отсутствие активной воды изменяют реологию; обсуждается режим «всплывающих блоков» вместо современной плитовой тектоники. У Луны литосфера жёсткая и сухая; преобладают хрупкие деформации и базальтовые моря древнего вулканизма. На Европе и Энцеладе аналог литосферы образован льдом, над океанами — там действуют «крио-тектонические» процессы.
Ресурсы и геориски ⚠️
Литосфера аккумулирует полезные ископаемые: металлы (Ni, Cu, Au, Fe), редкоземельные элементы, углеводороды, геотермальные ресурсы. Их размещение связано с зонами субдукции, рифтогенеза, древними кратронами и магматическими провинциями.
Основные опасности — землетрясения, извержения, цунами, оползни, связанные с активными разломами и дугами. Инженерная геология учитывает сейсмическое районирование, свойства грунтов и длительную постсейсмическую деформацию для безопасной инфраструктуры и устойчивого освоения территорий.
