Litosfera

Litosfera (gr. λίθος [lithos] 'akmuo' + σφαῖρα [sphaira] 'rutulys') – kietas viršutinis Žemės apvalkalas. Tai 100–200 km storio kietas sluoksnis, sudarytas daugiausiai iš kristalinių ir nuosėdinių uolienų. Litosfera guli ant klampios astenosferos. Ji sudaryta iš dviejų sluoksnių: žemės plutos ir dalies viršutinės žemės mantijos.

Litosferos sandara

Žemės pluta

Pagrindinis straipsnis – Žemės pluta.

Žemės pluta storiausia yra žemynuose – nuo 30 iki 150 km (lygumose 30–40 km, kalnuose 40–150 km). Žemynuose žemės plutą sudaro 4 sluoksniai: nuosėdinis arba išorinis, metamorfinis, granitinis ir bazaltinis. Po vandenynais ji tėra 1,6–10 km storio; ten ją sudaro bazalto sluoksnis, kurį dengia nuosėdinės uolienos.

Pagal sudėtį, storį ir amžių skiriami du Žemės plutos tipai: žemyninė pluta po žemynais, šelfais ir pakraštinėmis jūromis bei vandenyninė pluta po vandenynų duburiais.

Žemyninė pluta

Žemyninės plutos apačioje driekiasi irgi bazaltinis sluoksnis, tik dvigubai storesnis negu po vandenynais. Po bazaltiniu sluoksniu (po Moho paviršiumi) dažnai aptinkama eklogitų. Bazaltinį sluoksnį dengia stora rūgščių, daugiausia granitinių ir metamorfinių uolienų danga, kurios tankis 2,65 g/cm3. Granitinės plutos apatinę dalį dažniausiai sudaro tikri granitai, virš jų būna amfibolitiniai gneisai, o dar aukščiau – žalieji skalūnai. Bendras žemynų granitinės plutos storis maždaug lygus bazaltinei plutai – apie 20 km. Didesnėje žemynų dalyje ant granitinės plutos slūgso dar 0,5–2,0 km ir daugiau storio nuosėdinių uolienų, kurių tankis 2,4–2,5 g/cm3. Kai kur nuosėdinių uolienų dangos nėra ir granitinės plutos paviršius yra atidengtas. Nemažuose žemynų plotuose ant granitinės arba nuosėdinės plutos vėl slūgso iki 1–2 km storio bazaltų danga, – tai žemynų plutos savotiškos inversijos.

Žemės pluta skiriasi nuo branduolio ir mantijos savita kristaline medžiagos agregatine būsena. Ji sudaryta iš natūralių junginių – mineralų, kurie savo ruožtu jungiasi į mineralų bendrijas – uolienas. Yra atpažinta daugiau nei 2 000 mineralų, bet uolienas sudaro ne daugiau kaip 200 mineralų deriniai. Iš jų 40 gausūs. Deguonis – gausiausias litosferos elementas – susijungia su siliciu, metalais ir kitais elementais, sudarydamas įvairiausius oksidus. Gausiausią mineralų grupę sudaro silikatai – silicio ir deguonies junginiai su kaliu, natriu, kalciu, magniu ir geležimi. Labai dažnai dalį silicio pakeičia aliuminis – susidaro aliumosilikatai. Silikatams ir aliumosilikatams kartu tenka apie 80 % plutos masės.

Aliumosilikatų grupėje svarbiausi yra feldšpatai: kalio feldšpatas – ortoklazas, natrio – albitas, kalcio – anortitas. Jiems artimi yra feldšpatidai, turintys mažiau silicio rūgšties: kalio feldšpatidas – leucitas, natrio – nefelinas. Iš kitų aliumosilikatų galima paminėti piroksenus (pav. augitas), amfibolus (pav. raginukė), žėručius (biotitas, muskovitas) granatus (piropas, almandinas, grosuliaras) ir kt.

Žemės plutoje apie 60 % masės sudaro feldšpatai ir feldšpatidai, 16 % piroksenai ir amfibolai, 4 % – žėručiai. Apie 12 % masės tenka kvarcui, kuris kartu yra ir silikatas, ir oksidas. Iš kitų paminėtinas opalas (amorfinis silicio hidroksidas), hematitas, magnetitas, limonitas, korundas. Kitas dar gausokas grupes sudaro sulfidai (piritas, markazitas, chalkopiritas, galenitas), karbonatai (kalcitas, magnezitas, dolomitas, sideritas), fosfatai (apatitas), hologenidai (halitas, fluoridas).

Apie 90 % žemės plutos (iki Moho paviršiaus) masės sudaro magminės kilmės uolienos, susidariusios kristalizuojantis magmai. Pagrindinis jos komponentas yra silicio dioksidas.

Vandenyninė pluta

Vandenyninė pluta yra gan vienoda, sudaryta iš sunkokų bazinių, daugiausia bazaltinių arba panašių į bazaltus uolienų, kurių tankis 2,85 g/cm3.

Ties Moho paviršiumi pasirodo peridotitų, piroksenitų, iš kurių sudaryta viršutinė mantijos dalis. Bazaltinę vandenynų plutą iš viršaus dengia tik plonas purių nuosėdų sluoksnis. Atvirame vandenyne ne storesnis kaip 0,4–1,0 km. Tik vandenynų pakraščiuose nuosėdų danga yra kelis kartus, o kartais ir dešimteriopai storesnė. Ji visur labai jauna – mezozojaus arba kainozojaus eros. Skiriamos atsparios sritys – vandenyninės platformos, kurioms būdingas gylis – apie 4 000 m. Tai vandenyno guolis, kuris užima 53 % vandenynų ploto. Vandenynines platformas skiria judrios povandeninių kalnų sritys, kurios užima apie 16 % vandenynų ploto. Nekonsoliduotai vandenyninei plutai reikia skirti ir giliausius povandeninius įlinkius – lovius (iki 9–12 km gylio), užimančius apie 1 % vandenynų ploto. Likę 30 % – tai šelfai ir panuovaliai – esantys ant žemyninės plutos, taip pat probleminės prigimties įdubos visose tarpužemių jūrose, ypač Azijos žemyno ir Ramiojo vandenyno sąlyčio vietoje.

Viršutinė mantija

Pagrindinis straipsnis – Žemės mantija.

Viršutinė mantija yra nuo 10 iki 410 km storio, uolienų tankis yra nuo 4,07 iki 4,68 g/cm3 ir jos temperatūra vyrauja aukštesnė nei 1000 °C. Šioje zonoje vyrauja ultramafinės uolienos – dunitas, peridotitai (harcburgitas, lercolitas), sudarytos iš olivino, piroksenų, granato, bet jų proporcijos nėra aiškios.

Astenosfera

Pagrindinis straipsnis – Astenosfera.

Viršutinėje mantijoje yra išskiriamas sluoksnis, pasižymintis padidintu plastiškumu. Astenosferos paviršiaus gylis yra maždaug 70 km vandenynuose ir, vidutiniškai, 250 km žemynuose. Pado gylis siekia 700 km. Ant šio sluoksnio plaukioja žemės plutos tektoninės plokštės. Čia vyksta lėtas konvenkcinių srautų judėjimas.

Žemynų dreifo hipotezė

Pagrindinis straipsnis – Kontinentų dreifo teorija.

XX a. pradžioje vokiečių mokslininkas Alfredas Vėgeneris, tyrinėdamas pasaulio žemėlapį, atkreipė dėmesį į tai, kad sutampa Afrikos vakarinės pakrantės ir Pietų Amerikos rytinės pakrantės kontūrai. Bandydamas paaiškinti tokį sutapimą, A. Vėgeneris paskelbė mokslinę hipotezę, kad prieš daug milijonų metų visi žemynai jungėsi ir sudarė vieną didžiulį žemyną Pangėją (gr. – visa žemė). Vėliau Pangėja suskilo į atskiras dalis, kurios viena nuo kitos nutolo. Tokį judėjimą A. Vėgeneris pavadino žemynų dreifu.

Tektoninės plokštės visą laiką juda viena kitos atžvilgiu, nes jas traukia konvekciniai astenosferos srautai. Yra trys plokščių tarpusavio judėjimo tipai:

plėtimasis (divergencija), pasireiškianti spredingu; susidūrimas (konvergencija); slinkis (transforminiai, konservatyvieji lūžiai).

Žemėje buvę superkontinentai:

Rodinija – pirmasis, susidaręs maždaug prieš 1200 mln. m. ir gyvavęs iki 750 mln. m., suskilo į Protolauraziją, Kongo kratoną ir Protogondvaną.

Panotija (Vendo superkontinentas) – hipotetinis superkontinentas, egzistavęs nuo prieš 600 mln. m. iki prieš 550 mln. m. (Prekambre).

Pangėja – egzistavo Paleozojaus ir Mezozojaus erose – susiformavo prieš 300 mln. m. ir skilo prieš 180 mln. m. Juros periode (skilo į Gondvaną ir Lauraziją).

Litosferos plokščių teorija

Remiantis A.Vėgenerio iškelta žemynų dreifo hipoteze ir naujausiais tyrinėjimų rezultatais, XX a. pabaigoje mokslininkai sukūrė litosferos plokščių teoriją. Pagal ją, Žemės pluta ir viršutinės mantijos dalis suskilusi į įvairaus dydžio plokštes, kurios tarsi plaustai plūduriuoja ant plastiško mantijos sluoksnio. Skiriamos 7 didelės ir keliolika mažesnių plokščių. Didžiausios vadinamos žemynų vardais (išimtis – Ramiojo vandenyno), nors jų ribos ne visur sutampa su žemynų kontūrais. Vieną plokštę gali sudaryti ir žemyninė, ir vandenyninė pluta. Plokštes skiria lūžiai, einantys per visą Žemės plutą. Daug jų yra sausumoje, bet dar daugiau vandenynų dugne, kur Žemės pluta plonesnė. Plokščių pakraščiai yra seisminio, tektoninio ir magminio aktyvumo zonos.

Apie 94 % Žemės paviršiaus dengia 7 didžiosios plokštės:

Didžiosioms dažnai priskiriamos ir kitos:

Plokščių judėjimas

Žemės gelmėse vyrauja labai aukšta temperatūra, o uolienos primena tirštą akmeningą masę. Panašiai kaip į viršų kylantis šiltas oras ir besileidžiantis šaltas, taip ir išsilydžiusių uolienų srautai iš gelmių kyla į viršų, vėsta ir leidžiasi žemyn. Mokslininkų manymu, būtent tokie srautai judina plokštes.

Tiksliais prietaisais nustatyta, kad plokštės slenka kelių centimetrų per metus greičiu. Antai Afrikos plokštė per metus į šiaurę pasislenka apie 3 cm, o Ramiojo vandenyno į vakarus – net apie 10 cm.

Plokštės juda viena kitos atžvilgiu. Gretimos plokštės gali suartėti, tolti, slinkti viena palei kitą. Vandenyninė pluta yra plastiškesnė, todėl, jei susiduria su žemynine, grimzta ir lydosi.

Plokščių pakraščiai – aktyvūs Žemės plutos ruožai. Čia daugiausia veikiančių ugnikalnių, dažni Žemės drebėjimai, formuojasi kalnai.

Taip pat skaitykite

Vikiteka: Litosfera – vaizdinė ir garsinė medžiaga

Literatūra

A. Basalykas, „Žemė – žmonijos buveinė“, Vilnius „Mokslas“, 1985 m.