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Límite litosfera-astenosfera

Junio 26, 2022

El límite litosfera-astenosfera (LAB, del inglés Lithosphere–asthenosphere boundary) representa una diferencia mecánica entre capas en la estructura interna de la Tierra. La estructura interna de la Tierra se puede describir tanto químicamente (corteza, manto, núcleo) como mecánicamente. El límite entre litosfera y astenosfera (conocido como LAB por los geofísicos) se encuentra entre la litosfera más fría y rígida de la Tierra y la astenosfera dúctil más cálida. La profundidad real del límite sigue siendo un tema de debate y estudio, aunque se sabe que varía según el entorno.[1]​

Un diagrama de la estructura interna de la Tierra.

Definiendo el LAB

El LAB se determina a partir de las diferencias en la litosfera y la astenosfera, incluidas, entre otras, las diferencias en el tamaño de grano, la composición química, las propiedades térmicas y la extensión de la fusión parcial; estos son factores que afectan las diferencias reológicas en la litosfera y la astenosfera.

Capa límite mecánica (MBL)

El LAB separa la litosfera mecánicamente fuerte de la astenosfera débil. La profundidad del LAB se puede estimar a partir de la cantidad de flexión que ha sufrido la litosfera debido a una carga aplicada en la superficie (como la flexión de un volcán).[2]​ La flexión es una observación de la fuerza, pero los terremotos también se pueden usar para definir el límite entre rocas "fuertes" y "débiles". Los terremotos están limitados principalmente a ocurrir dentro de la litosfera vieja y fría a temperaturas de hasta ~650°C. Este criterio funciona particularmente bien en la litosfera oceánica, donde es razonablemente simple estimar la temperatura en profundidad en función de la edad de las rocas.[3]​ El LAB es más superficial cuando se usa esta definición. El MBL (del inglés Mechanical Boundary Layer) rara vez se equipara a la litosfera, ya que en algunas regiones tectónicamente activas (por ejemplo, la Provincia de Cuenca y Cordillera) el MBL es más delgado que la corteza y el LAB estaría por encima de la discontinuidad de Mohorovičić.

Capa límite térmica (TBL)

La definición del LAB como una capa límite térmica (TBL, del inglés Thermal Boundary Layer) no proviene de la temperatura, sino del mecanismo dominante de transporte de calor. La litosfera no puede soportar células de convección porque es fuerte, pero el manto convector debajo es mucho más débil. En este marco, el LAB separa los dos regímenes de transporte de calor [conducción vs. convección]. Sin embargo, la transición de un dominio que transporta calor principalmente a través de la convección en la astenosfera a la litosfera conductora no es necesariamente abrupta y, en cambio, abarca una amplia zona de transporte de calor mixto o temporalmente variable. La parte superior de la capa límite térmica es la profundidad máxima a la que el calor se transporta solo por conducción. La parte inferior de la TBL es la profundidad más baja a la que el calor se transporta solo por convección. A profundidades internas de la TBL, el calor se transporta mediante una combinación de conducción y convección.

Capa de límite reológico (RBL)

El LAB es una capa límite reológica (RBL). Las temperaturas más frías en las profundidades más bajas de la Tierra afectan la viscosidad y la fuerza de la litosfera. El material más frío en la litosfera resiste el flujo mientras que el material "más cálido" en la astenosfera contribuye a su menor viscosidad. El aumento de la temperatura con el aumento de la profundidad se conoce como el gradiente geotérmico y es gradual dentro de la capa límite reológica. En la práctica, el RBL se define por la profundidad a la cual la viscosidad de las rocas del manto cae por debajo ~ 

Sin embargo, el material del manto es un fluido no newtoniano, es decir, su viscosidad depende también de la velocidad de deformación.[4]​ Significa que LAB puede cambiar su posición como resultado de los cambios de las tensiones.

Capa límite composicional (CBL)

Otra definición del LAB implica diferencias en la composición del manto en profundidad. El manto litosférico es ultramáfico y ha perdido la mayoría de sus componentes volátiles, como el agua, el calcio y el aluminio. El conocimiento de este agotamiento se basa en la composición de los xenolitos del manto. La profundidad hasta la base del CBL se puede determinar a partir de la cantidad de forsterita dentro de las muestras de olivina extraídas del manto. Esto se debe a que la fusión parcial del manto primitivo o astenosférico deja una composición enriquecida en magnesio, y la profundidad a la que la concentración de magnesio coincide con la del manto primitivo es la base del CBL.

Medición de la profundidad de LAB

Observaciones sísmicas

El LAB sísmico (es decir, medido utilizando observaciones sismológicas) se define por la observación de que existe una litosfera sísmicamente rápida (o una tapa litosférica) por encima de una zona de baja velocidad (LVZ). Los estudios tomográficos sísmicos sugieren que el LAB no es puramente térmico, sino que se ve afectado por la fusión parcial. La causa de la LVZ podría explicarse por una variedad de mecanismos. Una forma de determinar si el LVZ se genera por fusión parcial es medir la conductividad eléctrica de la Tierra en función de la profundidad utilizando métodos magnetotelúricos (MT). La fusión parcial tiende a aumentar la conductividad, en cuyo caso el LAB puede definirse como un límite entre la litosfera resistiva y la astenosfera conductiva.

Debido a que el flujo del manto induce la alineación de minerales (como el olivino) para generar anisotropía observable en ondas sísmicas, otra definición del LAB sísmico es el límite entre la astenosfera anisotrópica y la litosfera isotrópica (o un patrón diferente de anisotropía). [5]​

El LVZ sísmico fue reconocido por primera vez por Beno Gutenberg, cuyo nombre a veces se usa para referirse a la base del LAB sísmico debajo de la litosfera oceánica. La discontinuidad de Gutenberg coincide con la profundidad esperada del LAB en muchos estudios y también se ha descubierto que se profundiza bajo la corteza más antigua, lo que respalda la sugerencia de que la discontinuidad está estrechamente relacionada con el LAB.[6]​ La evidencia de las fases sísmicas convertidas indica una fuerte disminución en la velocidad de la onda cortante 90–110   km debajo de la corteza continental.[7]​ Estudios sismológicos recientes indican una reducción del 5 al 10 por ciento en la velocidad de la onda de corte en el rango de profundidad de 50 a 140 km debajo de las cuencas oceánicas.

Debajo de la litosfera oceánica

 
Edad de la litosfera oceánica.

Debajo de la corteza oceánica, el LAB oscila entre 50 y 140 km de profundidad, excepto cerca de las crestas del océano medio donde el LAB no es más profundo que la profundidad de la nueva corteza que se está creando.[8]​ La evidencia sísmica muestra que las placas oceánicas se espesan con la edad. Esto sugiere que el LAB debajo de la litosfera oceánica también se profundiza con la edad de la placa. Los datos de los sismómetros oceánicos indican una LAB aguda dependiente de la edad debajo de las placas del Pacífico y Filipinas y se ha interpretado como evidencia de un control térmico del espesor de la litosfera oceánica.[9]​[10]​

Debajo de la litosfera continental

La litosfera continental contiene partes antiguas y estables conocidas como cratones. El LAB es particularmente difícil de estudiar en estas regiones, con evidencia que sugiere que la litosfera dentro de esta parte antigua del continente es más gruesa e incluso parece exhibir grandes variaciones de grosor debajo de los cratones,[11]​ apoyando así la teoría de que la litosfera El grosor y la profundidad del LAB dependen de la edad. El LAB debajo de estas regiones (compuesto por escudos y plataformas) se estima entre 200 y 250 km de profundidad.[12]​ Debajo de la corteza continental fanerozoica, el LAB es aproximadamente 100 km de profundidad.

Referencias

  1. Rychert, Catherine A.; Shearer, Peter M. (24 de abril de 2009). «A Global View of the Lithosphere-Asthenosphere Boundary». Science 324 (5926): 495-498. Bibcode:2009Sci...324..495R. PMID 19390041. doi:10.1126/science.1169754. 
  2. Anderson, Don L. (1995). «Lithosphere, asthenosphere, and perisphere». Reviews of Geophysics 33 (1): 125. Bibcode:1995RvGeo..33..125A. doi:10.1029/94RG02785. 
  3. Turcotte, Donald L.; Schubert, Gerald (2002). Geodynamics. ISBN 978-0-511-80744-2. doi:10.1017/cbo9780511807442. 
  4. Czechowski, Leszek; Grad, Marek (2018). Two mechanisms of formation of asthenospheric layers. Bibcode:2018arXiv180206843C. arXiv:1802.06843. 
  5. Eaton, David W.; Darbyshire, Fiona; Evans, Rob L.; Grütter, Herman; Jones, Alan G.; Yuan, Xiaohui (April 2009). «The elusive lithosphere–asthenosphere boundary (LAB) beneath cratons». Lithos 109 (1–2): 1-22. Bibcode:2009Litho.109....1E. doi:10.1016/j.lithos.2008.05.009. 
  6. Schmerr, Nicholas (2012). «The Gutenberg Discontinuity: Melt at the Lithosphere-Asthenosphere Boundary». Science 335 (6075): 1480-1483. Bibcode:2012Sci...335.1480S. PMID 22442480. doi:10.1126/science.1215433. 
  7. Rychert, Catherine; Fischer, Karen; Rondenay, Stéphane (July 2005). «A sharp lithosphere–asthenosphere boundary imaged beneath eastern North America». Nature 436 (28): 542-545. Bibcode:2005Natur.436..542R. PMID 16049485. doi:10.1038/nature03904. 
  8. Pasyanos, Michael E. (January 2010). «Lithospheric thickness modeled from long-period surface wave dispersion». Tectonophysics 481 (1–4): 38-50. Bibcode:2010Tectp.481...38P. doi:10.1016/j.tecto.2009.02.023. 
  9. Kawakatsu, Hitoshi; Kumar, Prakash; Takei, Yasuko; Shinohara, Masanao; Kanazawa, Toshihiko; Araki, Eiichiro; Suyehiro, Kiyoshi (2009). «Seismic Evidence for Sharp Lithosphere-Asthenosphere Boundaries of Oceanic Plates». Science 324 (499): 499-502. Bibcode:2009Sci...324..499K. PMID 19390042. doi:10.1126/science.1169499. 
  10. Fischer, Karen M.; Ford, Heather A.; Abt, David L.; Rychert, Catherine A. (April 2010). «The Lithosphere-Asthenosphere Boundary». Annual Review of Earth and Planetary Sciences 38 (1): 551-575. Bibcode:2010AREPS..38..551F. doi:10.1146/annurev-earth-040809-152438. 
  11. Eaton, David; Darbyshire, Fiona; Evans, Rob; Grutter, Herman; Jones, Alan; Yuan, Xiaohui (2009). «The elusive lithosphere–asthenosphere boundary (LAB) beneath cratons». Lithos 109 (1–2): 1-22. Bibcode:2009Litho.109....1E. doi:10.1016/j.lithos.2008.05.009. 
  12. Plomerova, Jaroslava; Kouba, Daniel; Babusˇka, Vladislav (2002). «Mapping the lithosphere–asthenosphere boundary through changes in surface-wave anisotropy». Tectonophysics 358 (1–4): 175-185. Bibcode:2002Tectp.358..175P. doi:10.1016/s0040-1951(02)00423-7. 
  •   Datos: Q23581588

Junio 26, 2022
límite, litosfera, astenosfera, límite, litosfera, astenosfera, inglés, lithosphere, asthenosphere, boundary, representa, diferencia, mecánica, entre, capas, estructura, interna, tierra, estructura, interna, tierra, puede, describir, tanto, químicamente, corte. El limite litosfera astenosfera LAB del ingles Lithosphere asthenosphere boundary representa una diferencia mecanica entre capas en la estructura interna de la Tierra La estructura interna de la Tierra se puede describir tanto quimicamente corteza manto nucleo como mecanicamente El limite entre litosfera y astenosfera conocido como LAB por los geofisicos se encuentra entre la litosfera mas fria y rigida de la Tierra y la astenosfera ductil mas calida La profundidad real del limite sigue siendo un tema de debate y estudio aunque se sabe que varia segun el entorno 1 Un diagrama de la estructura interna de la Tierra Indice 1 Definiendo el LAB 1 1 Capa limite mecanica MBL 1 2 Capa limite termica TBL 1 3 Capa de limite reologico RBL 1 4 Capa limite composicional CBL 2 Medicion de la profundidad de LAB 2 1 Observaciones sismicas 2 2 Debajo de la litosfera oceanica 2 3 Debajo de la litosfera continental 3 ReferenciasDefiniendo el LAB EditarEl LAB se determina a partir de las diferencias en la litosfera y la astenosfera incluidas entre otras las diferencias en el tamano de grano la composicion quimica las propiedades termicas y la extension de la fusion parcial estos son factores que afectan las diferencias reologicas en la litosfera y la astenosfera Capa limite mecanica MBL Editar El LAB separa la litosfera mecanicamente fuerte de la astenosfera debil La profundidad del LAB se puede estimar a partir de la cantidad de flexion que ha sufrido la litosfera debido a una carga aplicada en la superficie como la flexion de un volcan 2 La flexion es una observacion de la fuerza pero los terremotos tambien se pueden usar para definir el limite entre rocas fuertes y debiles Los terremotos estan limitados principalmente a ocurrir dentro de la litosfera vieja y fria a temperaturas de hasta 650 C Este criterio funciona particularmente bien en la litosfera oceanica donde es razonablemente simple estimar la temperatura en profundidad en funcion de la edad de las rocas 3 El LAB es mas superficial cuando se usa esta definicion El MBL del ingles Mechanical Boundary Layer rara vez se equipara a la litosfera ya que en algunas regiones tectonicamente activas por ejemplo la Provincia de Cuenca y Cordillera el MBL es mas delgado que la corteza y el LAB estaria por encima de la discontinuidad de Mohorovicic Capa limite termica TBL Editar La definicion del LAB como una capa limite termica TBL del ingles Thermal Boundary Layer no proviene de la temperatura sino del mecanismo dominante de transporte de calor La litosfera no puede soportar celulas de conveccion porque es fuerte pero el manto convector debajo es mucho mas debil En este marco el LAB separa los dos regimenes de transporte de calor conduccion vs conveccion Sin embargo la transicion de un dominio que transporta calor principalmente a traves de la conveccion en la astenosfera a la litosfera conductora no es necesariamente abrupta y en cambio abarca una amplia zona de transporte de calor mixto o temporalmente variable La parte superior de la capa limite termica es la profundidad maxima a la que el calor se transporta solo por conduccion La parte inferior de la TBL es la profundidad mas baja a la que el calor se transporta solo por conveccion A profundidades internas de la TBL el calor se transporta mediante una combinacion de conduccion y conveccion Capa de limite reologico RBL Editar El LAB es una capa limite reologica RBL Las temperaturas mas frias en las profundidades mas bajas de la Tierra afectan la viscosidad y la fuerza de la litosfera El material mas frio en la litosfera resiste el flujo mientras que el material mas calido en la astenosfera contribuye a su menor viscosidad El aumento de la temperatura con el aumento de la profundidad se conoce como el gradiente geotermico y es gradual dentro de la capa limite reologica En la practica el RBL se define por la profundidad a la cual la viscosidad de las rocas del manto cae por debajo 10 21 P a s displaystyle 10 21 Pa cdot s Sin embargo el material del manto es un fluido no newtoniano es decir su viscosidad depende tambien de la velocidad de deformacion 4 Significa que LAB puede cambiar su posicion como resultado de los cambios de las tensiones Capa limite composicional CBL Editar Otra definicion del LAB implica diferencias en la composicion del manto en profundidad El manto litosferico es ultramafico y ha perdido la mayoria de sus componentes volatiles como el agua el calcio y el aluminio El conocimiento de este agotamiento se basa en la composicion de los xenolitos del manto La profundidad hasta la base del CBL se puede determinar a partir de la cantidad de forsterita dentro de las muestras de olivina extraidas del manto Esto se debe a que la fusion parcial del manto primitivo o astenosferico deja una composicion enriquecida en magnesio y la profundidad a la que la concentracion de magnesio coincide con la del manto primitivo es la base del CBL Medicion de la profundidad de LAB EditarObservaciones sismicas Editar El LAB sismico es decir medido utilizando observaciones sismologicas se define por la observacion de que existe una litosfera sismicamente rapida o una tapa litosferica por encima de una zona de baja velocidad LVZ Los estudios tomograficos sismicos sugieren que el LAB no es puramente termico sino que se ve afectado por la fusion parcial La causa de la LVZ podria explicarse por una variedad de mecanismos Una forma de determinar si el LVZ se genera por fusion parcial es medir la conductividad electrica de la Tierra en funcion de la profundidad utilizando metodos magnetoteluricos MT La fusion parcial tiende a aumentar la conductividad en cuyo caso el LAB puede definirse como un limite entre la litosfera resistiva y la astenosfera conductiva Debido a que el flujo del manto induce la alineacion de minerales como el olivino para generar anisotropia observable en ondas sismicas otra definicion del LAB sismico es el limite entre la astenosfera anisotropica y la litosfera isotropica o un patron diferente de anisotropia 5 El LVZ sismico fue reconocido por primera vez por Beno Gutenberg cuyo nombre a veces se usa para referirse a la base del LAB sismico debajo de la litosfera oceanica La discontinuidad de Gutenberg coincide con la profundidad esperada del LAB en muchos estudios y tambien se ha descubierto que se profundiza bajo la corteza mas antigua lo que respalda la sugerencia de que la discontinuidad esta estrechamente relacionada con el LAB 6 La evidencia de las fases sismicas convertidas indica una fuerte disminucion en la velocidad de la onda cortante 90 110 km debajo de la corteza continental 7 Estudios sismologicos recientes indican una reduccion del 5 al 10 por ciento en la velocidad de la onda de corte en el rango de profundidad de 50 a 140 km debajo de las cuencas oceanicas Debajo de la litosfera oceanica Editar Edad de la litosfera oceanica Debajo de la corteza oceanica el LAB oscila entre 50 y 140 km de profundidad excepto cerca de las crestas del oceano medio donde el LAB no es mas profundo que la profundidad de la nueva corteza que se esta creando 8 La evidencia sismica muestra que las placas oceanicas se espesan con la edad Esto sugiere que el LAB debajo de la litosfera oceanica tambien se profundiza con la edad de la placa Los datos de los sismometros oceanicos indican una LAB aguda dependiente de la edad debajo de las placas del Pacifico y Filipinas y se ha interpretado como evidencia de un control termico del espesor de la litosfera oceanica 9 10 Debajo de la litosfera continental Editar La litosfera continental contiene partes antiguas y estables conocidas como cratones El LAB es particularmente dificil de estudiar en estas regiones con evidencia que sugiere que la litosfera dentro de esta parte antigua del continente es mas gruesa e incluso parece exhibir grandes variaciones de grosor debajo de los cratones 11 apoyando asi la teoria de que la litosfera El grosor y la profundidad del LAB dependen de la edad El LAB debajo de estas regiones compuesto por escudos y plataformas se estima entre 200 y 250 km de profundidad 12 Debajo de la corteza continental fanerozoica el LAB es aproximadamente 100 km de profundidad Referencias Editar Rychert Catherine A Shearer Peter M 24 de abril de 2009 A Global View of the Lithosphere Asthenosphere Boundary Science 324 5926 495 498 Bibcode 2009Sci 324 495R PMID 19390041 doi 10 1126 science 1169754 Anderson Don L 1995 Lithosphere asthenosphere and perisphere Reviews of Geophysics 33 1 125 Bibcode 1995RvGeo 33 125A doi 10 1029 94RG02785 Turcotte Donald L Schubert Gerald 2002 Geodynamics ISBN 978 0 511 80744 2 doi 10 1017 cbo9780511807442 Czechowski Leszek Grad Marek 2018 Two mechanisms of formation of asthenospheric layers Bibcode 2018arXiv180206843C arXiv 1802 06843 Eaton David W Darbyshire Fiona Evans Rob L Grutter Herman Jones Alan G Yuan Xiaohui April 2009 The elusive lithosphere asthenosphere boundary LAB beneath cratons Lithos 109 1 2 1 22 Bibcode 2009Litho 109 1E doi 10 1016 j lithos 2008 05 009 Schmerr Nicholas 2012 The Gutenberg Discontinuity Melt at the Lithosphere Asthenosphere Boundary Science 335 6075 1480 1483 Bibcode 2012Sci 335 1480S PMID 22442480 doi 10 1126 science 1215433 Rychert Catherine Fischer Karen Rondenay Stephane July 2005 A sharp lithosphere asthenosphere boundary imaged beneath eastern North America Nature 436 28 542 545 Bibcode 2005Natur 436 542R PMID 16049485 doi 10 1038 nature03904 Pasyanos Michael E January 2010 Lithospheric thickness modeled from long period surface wave dispersion Tectonophysics 481 1 4 38 50 Bibcode 2010Tectp 481 38P doi 10 1016 j tecto 2009 02 023 Kawakatsu Hitoshi Kumar Prakash Takei Yasuko Shinohara Masanao Kanazawa Toshihiko Araki Eiichiro Suyehiro Kiyoshi 2009 Seismic Evidence for Sharp Lithosphere Asthenosphere Boundaries of Oceanic Plates Science 324 499 499 502 Bibcode 2009Sci 324 499K PMID 19390042 doi 10 1126 science 1169499 Fischer Karen M Ford Heather A Abt David L Rychert Catherine A April 2010 The Lithosphere Asthenosphere Boundary Annual Review of Earth and Planetary Sciences 38 1 551 575 Bibcode 2010AREPS 38 551F doi 10 1146 annurev earth 040809 152438 Eaton David Darbyshire Fiona Evans Rob Grutter Herman Jones Alan Yuan Xiaohui 2009 The elusive lithosphere asthenosphere boundary LAB beneath cratons Lithos 109 1 2 1 22 Bibcode 2009Litho 109 1E doi 10 1016 j lithos 2008 05 009 Plomerova Jaroslava Kouba Daniel Babusˇka Vladislav 2002 Mapping the lithosphere asthenosphere boundary through changes in surface wave anisotropy Tectonophysics 358 1 4 175 185 Bibcode 2002Tectp 358 175P doi 10 1016 s0040 1951 02 00423 7 Datos Q23581588 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Limite litosfera astenosfera amp oldid 127517859, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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