Litosfääri on maapallon jäykkä, ulkoinen kuori. Se tarkoittaa sekä Maan pinnalla olevaa kuorta että sitä ylemmän vaipan osaa, joka käyttäytyy elastisesti pitkien aikaskaaloiden — tuhansien tai miljoonien vuosien — aikana. Termi tulee muinaiskreikasta: λίθος (lithos) = "kivi" ja σφαίρα (sphaira) = "pallo". Kallioplanetoilla erillinen "kuori" määritellään usein kemian ja mineralogian perusteella, kun taas litosfäärin määrittely perustuu mekaanisiin ominaisuuksiin.

Rakenne ja paksuus

Litosfääri koostuu kuoresta ja siitä ylemmän vaipan osasta, joka on jäykkä. Sen alla sijaitsee astenosfääri, ylemmän vaipan kuumempi ja mekanisesti pehmeämpi kerros, joka voi virrata hitaasti. Litosfäärin paksuus vaihtelee:

  • merenpohjassa (oceaninen litosfääri) se on tyypillisesti 5–100 km paksu, useimmiten kapeampi ja nuorempi;
  • kontinenttialueilla (kontinenttinen litosfääri) se voi olla huomattavasti paksumpi, joskus yli 200 km, erityisesti vanhojen kriittien alueiden alla.

Rajapinta litosfäärin ja astenosfäärin välillä ei ole aina terävä; se määräytyy pääasiassa lämpötilasta ja kivien viskoelastisesta käyttäytymisestä (noin 1200–1300 °C raja, jossa kivet alkavat pehmentyä pitkäaikaista muodonmuutosta varten).

Litosfäärilaatat ja niiden liikkeet

Litosfääri on jaettuna suuriksi ja pienemmiksi litosfäärilaatoiksi, jotka liikkuvat toisiinsa nähden. Nämä laatat muodostavat Maan pinnan jakautumisen ja niiden liikkeet selittävät monia geologisia ilmiöitä:

  • laattojen törmäykset synnyttävät vuorijonot ja säätelevät orogeneesia;
  • laattojen erkanemiskohdat liittyvät keskiselänteisiin ja merenlaajenemiseen;
  • suorissa liikkeissä tapahtuvat siirtymät aiheuttavat suuria maanjäristyksiä.

Laattaliikkeitä ohjaavat konvektiovirtaukset vaipan sisällä, painovoimavoimat (esim. vanhan mereisen litosfäärin sukellus) sekä sivuttaiset voimat ja kitka laattareunojen välillä. Nykyinen havaintotieteellinen näyttö laattatektoniikasta perustuu muun muassa seismologiaan, GPS-mittauksiin ja paleomagnetismiin.

Käyttäytyminen ja fysikaaliset ominaisuudet

Litosfääri käyttäytyy jäykästi lyhyillä aikaväleillä (esim. maanjäristykset ja dynaamiset kuormitukset), mutta pitkäaikaisesti se voi taipua ja virrata hitaammin kuin täysin kova kappale — siksi erotetaan mekaaninen (litosfääri vs. astenosfääri) ja kemiallinen (kuori vs. vaippa) määrittely. Litosfäärin lämmönjohtavuus ja paksuus vaikuttavat Maan lämpövirtaan ja siihen, miten lämpö kulkeutuu sisäosista pintaan.

Merkitys

  • Maantieteelliset muodot: litosfäärin liikkeet ja laattarekisterit muovaavat vuoristoketjut, laaksot ja merenpohjan rakenteet.
  • Seismisyys ja tulivuoritoiminta: suurin osa maanjäristyksistä ja tulivuorenpurkauksista liittyy laattareunoihin ja litosfäärin reuna-alueisiin.
  • Resurssit: mineraalit, malmit, öljy ja maakaasu liittyvät usein kuoren geologiaan ja litosfäärin kehitykseen.
  • Ilmasto ja elämä: mantereiden sijainti ja korkeuserot vaikuttavat ilmastoon, merivirtoihin ja siten elinympäristöihin.
  • Tutkimus ja turvallisuus: litosfäärin tuntemus auttaa maanjäristys- ja tulivuonuhkien arvioinnissa sekä luonnonvarojen hyödyntämisessä.

Yhteenvetona litosfääri on Maan jäykkä kuori, joka muodostaa liikkuvat laatat ja säätelee monia geologisia prosesseja. Sen rajapinta alempaan, virtaavaan astenosfääriin on keskeinen tekijä sekä lämmönkulussa että litosfäärin mekaanisessa käyttäytymisessä.