سنگ‌کره

سنگ‌سپهر، سنگ‌کره یا لیتوسفر  (از یونانی باستان λίθος [lithos] به‌معنای «سنگ» و σφαῖρα [sphaira] به‌معنای «سپهر، کره») پوسته‌ای سفت و سخت، یعنی به حالت صُلب و صخره‌ای است. سنگ‌کره خارجی‌ترین لایهٔ سیاره است که از پوسته و بیرونی‌ترین لایه جامد گوشته بالایی تشکیل شده‌است. تا عمق حدود ۱۰۰ کیلومتر گسترش می‌یابد. این به حدود دوازده بلوک سفت و سخت جداگانه یا صفحه تقسیم می‌شود، سنگ‌کره شامل پوسته بخشی از گوشته نزدیک به پوسته است و در مقیاس‌های زمانی از هزاران سال یا بیشتر دارای رفتار کشسانی بوده‌است.
صفحات بشقابی شکل‌دهندهٔ پوستهٔ زمین به‌طور کل از دو نوع سنگ‌کره‌های اقیانوسی و سنگ‌کره‌های قاره‌ای ضخیم‌تر تشکیل می‌شوند که هر نوع پوسته‌های خاص خود را دارند.

بر اساس مطالعات انجام‌شده، زمین‌شناسان معتقد اند که در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش در سطح کره زمین یک خشکی واحد و بزرگی وجود داشته‌است که اطراف آن را یک اقیانوس بزرگ به‌نام پانتالاسا فراگرفته بوده و آن خشکی پانگه‌آ خوانده شده‌است.

 سنگ‌کره زمین 
سنگ‌کره زمین که لایه بیرونی، سخت و صلب زمین را در راستای عمودی تشکیل می‌دهد، شامل پوسته و گوشته سنگ‌کره‌ای است؛ یعنی بالاترین بخش از گوشته که در آن همرفت صورت نمی‌گیرد. لایه زیر سنگ‌کره، سست‌کره (استنوسفر) نامیده می‌شود که بخش ضعیف‌تر، داغ‌تر و عمیق‌تر گوشته بالایی است و توانایی همرفت دارد. مرز سنگ‌کره–سست‌کره بر اساس تفاوت در پاسخ به تنش تعریف می‌شود. سنگ‌کره برای دوره‌های بسیار طولانی از زمان زمین‌شناسی صلب باقی می‌ماند و در آن تغییر شکل به‌صورت کشسان و از طریق شکست ترد رخ می‌دهد، در حالی که سست‌کره به‌صورت وُشکسان تغییر شکل داده و کرنش را از طریق تغییر شکل پلاستیک تحمل می‌کند.

با توجه به این تعریف از مرز سنگ‌کره-سست‌کره، ضخامت سنگ‌کره برابر با عمق خط هم‌دمایی در نظر گرفته می‌شود که با انتقال بین رفتار ترد و وشکسان مرتبط است. دمایی که در آن اولیوین شکل‌پذیر می‌شود (حدود ۱٬۰۰۰ درجه سلسیوس)، اغلب برای تعیین این خط هم‌دما استفاده می‌شود، زیرا اولیوین به‌طور کلی ضعیف‌ترین کانی در گوشته بالایی است.

سنگ‌کره به صورت افقی به صفحات تکتونیکی تقسیم می‌شود که اغلب شامل تکه-زمین‌هایی (تراین‌هایی) هستند که از صفحات دیگر به آن‌ها پیوسته‌اند.

 تاریخچه مفهوم 
مفهوم سنگ‌کره به عنوان لایه بیرونی و مقاوم زمین توسط ریاضی‌دان انگلیسی، ای. ای. اچ. لاف در سال ۱۹۱۱ در رساله «برخی مسائل ژئودینامیک» توصیف شد و توسط زمین‌شناس آمریکایی، جوزف بارل، که مجموعه‌ای از مقالات را درباره این مفهوم نوشت و واژه «سنگ‌کره» (lithosphere) را معرفی کرد، توسعه یافت. این مفهوم بر اساس وجود ناهنجاری‌های گرانشی قابل توجه بر روی پوسته قاره‌ای بنا شده بود که او از آن استنباط کرد که باید یک لایه بالایی قوی و جامد (که آن را سنگ‌کره نامید) بر روی لایه‌ای ضعیف‌تر که می‌تواند جریان یابد (که آن را سست‌کره نامید) وجود داشته باشد. این ایده‌ها توسط زمین‌شناس کانادایی، رجینالد آلدورث دالی در سال ۱۹۴۰ در اثر تاثیرگذارش «مقاومت و ساختار زمین» گسترش یافت.Daly, R. (1940) Strength and structure of the Earth. New York: Prentice-Hall. این مفاهیم به‌طور گسترده توسط زمین‌شناسان و ژئوفیزیکدانان پذیرفته شده است. مفاهیم مربوط به یک سنگ‌کره مستحکم که بر روی یک سست‌کره ضعیف قرار گرفته است، برای نظریه زمین‌ساخت صفحه‌ای ضروری هستند.

 انواع 
چپ|بندانگشتی|ایستاده=۱.۳۵|انواع مختلف سنگ‌کره
سنگ‌کره را می‌توان به دو نوع اقیانوسی و قاره‌ای تقسیم کرد. سنگ‌کره اقیانوسی با پوسته اقیانوسی (با چگالی متوسط حدود ۲٫۹ گرم بر سانتی‌متر مکعب) مرتبط است و در حوضه‌های اقیانوسی وجود دارد. سنگ‌کره قاره‌ای با پوسته قاره‌ای (با چگالی متوسط حدود ۲٫۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب) مرتبط است و در زیر قاره‌ها و فلات‌های قاره قرار دارد.

 سنگ‌کره اقیانوسی 

سنگ‌کره اقیانوسی عمدتاً از پوسته مافیک و گوشته فرامافیک (پریدوتیت) تشکیل شده و چگال‌تر از سنگ‌کره قاره‌ای است. سنگ‌کره اقیانوسی جوان که در پشته‌های میان‌اقیانوسی یافت می‌شود، ضخامتی بیشتر از پوسته ندارد، اما با پیر شدن و دور شدن از پشته میان‌اقیانوسی، ضخیم‌تر می‌شود. قدیمی‌ترین سنگ‌کره اقیانوسی معمولاً حدود ۱۴۰ کیلومتر ضخامت دارد. این ضخیم‌شدن در اثر سرمایش رسانایی رخ می‌دهد که سست‌کره داغ را به گوشته سنگ‌کره‌ای تبدیل می‌کند و باعث می‌شود سنگ‌کره اقیانوسی با افزایش سن به‌طور فزاینده‌ای ضخیم و چگال شود. در واقع، سنگ‌کره اقیانوسی یک لایه مرزی حرارتی برای همرفت گوشته است. ضخامت بخش گوشته‌ای سنگ‌کره اقیانوسی را می‌توان به عنوان یک لایه مرزی حرارتی تقریب زد که با ریشه دوم زمان ضخیم می‌شود.

در اینجا،  ضخامت گوشته سنگ‌کره‌ای اقیانوسی،  پخشندگی حرارتی (تقریباً ) برای سنگ‌های سیلیکاتی، و  سن بخش مورد نظر از سنگ‌کره است. سن اغلب برابر با L/V است، که در آن L فاصله از مرکز گسترش پشته میان‌اقیانوسی و V سرعت صفحه سنگ‌کره‌ای است.

سنگ‌کره اقیانوسی برای چند ده میلیون سال چگالی کمتری نسبت به سست‌کره دارد، اما پس از آن به‌طور فزاینده‌ای چگال‌تر از سست‌کره می‌شود. در حالی که پوسته اقیانوسی که از نظر شیمیایی متمایز شده، سبک‌تر از سست‌کره است، انقباض گرمایی گوشته سنگ‌کره‌ای باعث می‌شود که چگال‌تر از سست‌کره شود. ناپایداری گرانشی سنگ‌کره اقیانوسی بالغ باعث می‌شود که در مناطق فرورانش، سنگ‌کره اقیانوسی همواره به زیر سنگ‌کره فوقانی (که می‌تواند اقیانوسی یا قاره‌ای باشد) فرو برود. سنگ‌کره اقیانوسی جدید به‌طور مداوم در پشته‌های میان‌اقیانوسی تولید شده و در مناطق فرورانش به گوشته بازیافت می‌شود. در نتیجه، سنگ‌کره اقیانوسی بسیار جوان‌تر از سنگ‌کره قاره‌ای است: قدیمی‌ترین سنگ‌کره اقیانوسی حدود ۱۷۰ میلیون سال قدمت دارد، در حالی که بخش‌هایی از سنگ‌کره قاره‌ای میلیاردها سال قدمت دارند.

 سنگ‌کره فرورفته 

مطالعات ژئوفیزیکی در اوایل قرن بیست و یکم نشان می‌دهند که قطعات بزرگی از سنگ‌کره تا عمق ۲٬۹۰۰ کیلومتری به درون گوشته و نزدیکی مرز هسته-گوشته فرورفته‌اند، در حالی که برخی دیگر در گوشته بالایی «شناور» هستند. برخی دیگر نیز تا عمق ۴۰۰ کیلومتری در گوشته نفوذ کرده‌اند اما همچنان به صفحه قاره‌ای فوقانی «متصل» باقی مانده‌اند، مشابه گستره مفهوم قدیمی «تکتوسفر» که توسط جوردن در سال ۱۹۸۸ بازنگری شد. سنگ‌کره در حال فرورانش تا عمق حدود ۶۰۰ کیلومتری صلب باقی می‌ماند (همان‌طور که توسط زمین‌لرزه‌های عمیق در طول منطقه واداتی–بنیوف نشان داده شده است).

 سنگ‌کره قاره‌ای 

بندانگشتی|ایستاده=۱.۷۵|برش عرضی ایده‌آل از سنگ‌کره زمین (اختصارات: cb=حوضه کراتونی، LIP=ایالت بزرگ آذرین، MOR=پشته میان‌اقیانوسی)
سنگ‌کره قاره‌ای دارای ضخامتی بین حدود ۴۰ کیلومتر تا شاید ۲۸۰ کیلومتر است؛ حدود ۳۰ تا ۵۰ کیلومتر بالایی سنگ‌کره قاره‌ای معمولی، پوسته است. پوسته از گوشته بالایی توسط تغییر در ترکیب شیمیایی که در ناپیوستگی موهو رخ می‌دهد، متمایز می‌شود. قدیمی‌ترین بخش‌های سنگ‌کره قاره‌ای در زیر پایاپوسته‌ها‌ قرار دارند و گوشته سنگ‌کره‌ای در آنجا ضخیم‌تر و کم‌چگال‌تر از حالت معمول است؛ چگالی نسبتاً کم چنین «ریشه‌های گوشته‌ای پایاپوسته‌ها» به پایداری این مناطق کمک می‌کند.

به دلیل چگالی نسبتاً کم، سنگ‌کره قاره‌ای که به منطقه فرورانش می‌رسد، نمی‌تواند بیش از حدود ۱۰۰ کیلومتر فرورود و دوباره به سطح باز می‌گردد. در نتیجه، سنگ‌کره قاره‌ای مانند سنگ‌کره اقیانوسی در مناطق فرورانش بازیافت نمی‌شود. در عوض، سنگ‌کره قاره‌ای یکی از ویژگی‌های تقریباً دائمی زمین است.

 بیگانه‌سنگ‌های گوشته‌ای 
دانشمندان علوم زمین می‌توانند مستقیماً ماهیت گوشته زیرقاره‌ای را با بررسی بیگانه‌سنگ‌‌های گوشته‌ای که توسط کیمبرلیت، لامپروئیت و دیگر دودکش‌های آتشفشانی به سطح آمده‌اند، مطالعه کنند.Nixon, P.H. (1987) Mantle xenoliths J. Wiley & Sons, 844 p.  تاریخچه این بیگانه‌سنگ‌ها (زینولیت‌ها) با روش‌های بسیاری از جمله تجزیه و تحلیل فراوانی ایزوتوپ‌های اسمیوم و رنیوم بررسی شده است. چنین مطالعاتی تایید کرده‌اند که گوشته‌های سنگ‌کره‌ای در زیر برخی پایاپوسته‌ها (کراتون‌ها) برای دوره‌هایی بیش از ۳ میلیارد سال، علی‌رغم جریان گوشته‌ای که با زمین‌ساخت صفحه‌ای همراه است، پایداری خود را حفظ کرده‌اند.

 ریزاندامگان 
بخش بالایی سنگ‌کره زیستگاه بزرگی برای میکروارگانیسم‌ها است و برخی از آن‌ها در عمق بیش از ۵ کیلومتری زیر سطح زمین یافت شده‌اند.

 جستارهای وابسته 
 یخ‌کره
 چاه حفاری کولا
 زمین‌ساخت بشقابی
 هواکره

 منابع 
https://www.britannica.com/science/lithosphere


 پیوند به بیرون 

رده:سنگ‌کره
رده:اقلیم
رده:جغرافیای طبیعی
رده:زمین‌ساخت صفحه‌ای
رده:ساختار زمین
رده:بوم‌شناسی سامانه‌ها
رده:گوشته زمین