Lithosfæren er den faste skal på planeten Jorden. Det vil sige skorpen plus den del af den øverste kappe, der opfører sig elastisk på lange tidsskalaer. Under lithosfæren ligger asthenosfæren, den svagere, varmere og dybere del af den øvre kappe, som kan flyde og tillader lithosfæreplader at bevæge sig ovenpå.

Definition og grænser

Begrebet lithosfære er mekanisk: det definerer den stive, yderste skal af en jordisk planet ud fra dens elastiske og brydende egenskaber frem for udelukkende kemisk sammensætning. På Jorden omfatter lithosfæren både jordskorpen (enten kontinentalskorpen eller oceanskorpen) og den umiddelbart underliggende del af den øvre kappe, som opfører sig stift på tidsskalaer på tusinder af år eller længere. Den nederste grænse for lithosfæren ligger typisk ved den dybde, hvor materialet når temperaturer (omkring 1 200–1 300 °C), hvor klipper begynder at opføre sig ductilt frem for sprødt — altså overgår til asthenosfærens mere plastiske opførsel.

Struktur og sammensætning

  • Skorpen: Den øverste del, der adskiller sig kemisk og mineralogisk fra mantelen. Kontinentalskorpen er generelt granitisk og tykkere og lettere; oceanskorpen er basaltisk, tyndere og tættere.
  • Øvre kappe (lithosfærisk kappe): Består hovedsageligt af peridotit (olivin- og pyroxenrige stenarter). Sammen med skorpen danner denne del den mekanisk stive lithosfære.

Tykkelse, alder og variation

Tykkelsen af lithosfæren varierer betydeligt:

  • Oceansk lithosfære: typisk 50–100 km tyk hos ældre oceanbund; meget yngre seismisk og termisk tyndere nær midtoceanrygge.
  • Kontinental lithosfære: ofte 150–250 km, men i gamle kratoner kan den strække sig til 200–300 km eller mere.

Alder og termisk historie påvirker tykkelsen: ældre, afkølede områder har tykkere lithosfære end unge, varme områder tæt på spredningszoner.

Rolle i Jordens geologi

  • Pladetektonik: Lithosfæren er opdelt i plader (lithosfæreplader), som bevæger sig relativt til hinanden. Mødet mellem plader skaber spredningszoner, subduktionszoner, og transformforkastninger.
  • Jordskælv og vulkanisme: De fleste jordskælv opstår i lithosfæren, hvor sprød deformation forekommer. Vulkanisme er ofte forbundet med pladegrænser og opadstigende smeltning i kantzonen mellem lithosfære og asthenosfære.
  • Isostasi og topografi: Lithosfærens tykkelse og vertikale styrke bestemmer, hvordan kontinenter og bjerge “flyder” på den underliggende kappe. Tykke kontinentalskorper giver typisk højere topografi og dybere jordskorpe-rødder.
  • Varme- og materialetransport: Lithosfæren fungerer som et ledende låg over den konvekterende kappe og reducerer direkte varmetransport fra dybere dele af Jorden—varme må i højere grad ledes ved konduktion gennem lithosfæren og ved konvektion i den underliggende asthenosfære.

Hvordan vi undersøger lithosfæren

  • Seismologi: Bølger fra jordskælv bruges til at kortlægge hastighedsvariationer og grænser mellem faste og delvis smeltede lag.
  • Geodæsi: GPS og anden præcis positionsmåling afslører pladers hastigheder og deformation.
  • Petrologi og geokemi: Studier af bjergarter, inkl. xenolitter (stykker af dybere materiale bragt op i lava), giver information om sammensætning og temperatur i lithosfæren.
  • Varmeflowmålinger og borekerner: Målinger af varmeflux og sjældne, dybe borehuller bidrager til forståelsen af termisk struktur.

Betydning for mennesker

Viden om lithosfæren er central for risikoanalyse (jordskælv, vulkanudbrud), råstofefterforskning (mineraler, olie og gas), geoteknik (grundforhold ved byggeri) og forståelsen af Jordens udvikling gennem geologisk tid.

Etymologisk kommer ordet lithosfære fra oldgræsk: λίθος (lithos) for “stenet” og σφαίρα (sphaira) for “kugle”.