La LAB est déterminée à partir des différences dans la lithosphère et l’asthénosphère, y compris, mais sans s’y limiter, les différences dans la taille des grains, la composition chimique, les propriétés thermiques et l’étendue de la fusion partielle ; ce sont des facteurs qui affectent les différences rhéologiques dans la lithosphère et l’asthénosphère.
La couche limite mécanique (LAB)Edit
La LAB sépare la lithosphère mécaniquement forte de l’asthénosphère faible. La profondeur de la LAB peut être estimée à partir de la quantité de flexion que la lithosphère a subie en raison d’une charge appliquée à la surface (comme la flexion d’un volcan). La flexion est une observation de la résistance, mais les tremblements de terre peuvent également être utilisés pour définir la frontière entre les roches « fortes » et « faibles ». Les tremblements de terre sont principalement contraints de se produire dans la lithosphère ancienne et froide, à des températures allant jusqu’à ~650°C. Ce critère fonctionne particulièrement bien dans la lithosphère océanique, où il est raisonnablement simple d’estimer la température en profondeur en fonction de l’âge des roches. La LAB est la plus superficielle lorsqu’on utilise cette définition. La LAB est rarement assimilée à la lithosphère, car dans certaines régions tectoniquement actives (par exemple, la province de Basin and Range), la MBL est plus mince que la croûte et la LAB se trouverait au-dessus de la discontinuité de Mohorovičić.
La couche limite thermique (TBL)Edit
La définition de la LAB comme couche limite thermique (TBL) ne vient pas de la température, mais plutôt du mécanisme dominant de transport de la chaleur. La lithosphère est incapable de supporter des cellules de convection car elle est forte, mais le manteau convecteur situé en dessous est beaucoup plus faible. Dans ce cadre, le LAB sépare les deux régimes de transport de chaleur . Cependant, la transition entre un domaine qui transporte la chaleur principalement par convection dans l’asthénosphère et la lithosphère conductrice n’est pas nécessairement abrupte et englobe plutôt une large zone de transport de chaleur mixte ou variable dans le temps. Le sommet de la couche limite thermique est la profondeur maximale à laquelle la chaleur est transportée uniquement par conduction. Le bas de la couche limite thermique est la profondeur la plus faible à laquelle la chaleur est transportée uniquement par convection. Aux profondeurs internes à la TBL, la chaleur est transportée par une combinaison de conduction et de convection.
La couche limite rhéologique (LDR)Edit
La LAB est une couche limite rhéologique (LDR). Les températures plus froides aux plus faibles profondeurs de la Terre affectent la viscosité et la résistance de la lithosphère. Le matériau plus froid de la lithosphère résiste à l’écoulement tandis que le matériau plus « chaud » de l’asthénosphère contribue à sa plus faible viscosité. L’augmentation de la température avec la profondeur est connue sous le nom de gradient géothermique et est graduelle dans la couche limite rhéologique. En pratique, la CLR est définie par la profondeur à laquelle la viscosité des roches du manteau chute en dessous de ~ 10 21 P a ⋅ s . {\displaystyle 10^{21}Pa\cdot s.}
.
Cependant, la matière du manteau est un fluide non-newtonien, c’est-à-dire que sa viscosité dépend aussi du taux de déformation. Cela signifie que la LAB peut changer de position suite à des modifications des contraintes.
La couche limite de composition (LCB)Edit
Une autre définition de la LAB implique des différences de composition du manteau en profondeur. Le manteau lithosphérique est ultramafique et a perdu la plupart de ses constituants volatils, comme l’eau, le calcium et l’aluminium. La connaissance de cet appauvrissement est basée sur la composition des xénolites du manteau. La profondeur de la base du CBL peut être déterminée à partir de la quantité de forstérite dans les échantillons d’olivine extraits du manteau. En effet, la fusion partielle du manteau primitif ou asthénosphérique laisse derrière elle une composition enrichie en magnésium, la profondeur à laquelle la concentration en magnésium correspond à celle du manteau primitif étant la base du CBL.