Il LAB è determinato dalle differenze nella litosfera e nell’astenosfera incluse, ma non limitate a, differenze nella dimensione dei grani, nella composizione chimica, nelle proprietà termiche e nell’estensione della fusione parziale; questi sono fattori che influenzano le differenze reologiche nella litosfera e nell’astenosfera.
Strato limite meccanico (MBL)Edit
Il LAB separa la litosfera meccanicamente forte dall’astenosfera debole. La profondità del LAB può essere stimata dalla quantità di flessione che la litosfera ha subito a causa di un carico applicato in superficie (come la flessione di un vulcano). La flessione è un’osservazione della forza, ma i terremoti possono anche essere usati per definire il confine tra rocce “forti” e “deboli”. I terremoti sono principalmente costretti a verificarsi all’interno della vecchia e fredda litosfera a temperature fino a ~650°C. Questo criterio funziona particolarmente bene nella litosfera oceanica, dove è ragionevolmente semplice stimare la temperatura in profondità sulla base dell’età delle rocce. Il LAB è più superficiale quando si usa questa definizione. Il MBL è raramente equiparato alla litosfera, poiché in alcune regioni tettonicamente attive (per esempio la provincia Basin and Range) il MBL è più sottile della crosta e il LAB sarebbe al di sopra della discontinuità di Mohorovičić.
Strato limite termico (TBL)Edit
La definizione del LAB come strato limite termico (TBL) non deriva dalla temperatura, ma piuttosto dal meccanismo dominante del trasporto di calore. La litosfera non è in grado di sostenere celle di convezione perché è forte, ma il mantello convettivo sottostante è molto più debole. In questo quadro, il LAB separa i due regimi di trasporto di calore. Tuttavia, la transizione da un dominio che trasporta il calore principalmente attraverso la convezione nell’astenosfera alla litosfera conduttrice non è necessariamente brusca e comprende invece un’ampia zona di trasporto di calore misto o temporalmente variabile. La parte superiore dello strato limite termico è la profondità massima alla quale il calore è trasportato solo per conduzione. Il fondo del TBL è la profondità più bassa alla quale il calore è trasportato solo per convezione. A profondità interne al TBL, il calore è trasportato da una combinazione di conduzione e convezione.
Strato limite reologico (RBL)Edit
Il LAB è uno strato limite reologico (RBL). Le temperature più fredde alle profondità più basse della Terra influenzano la viscosità e la forza della litosfera. Il materiale più freddo nella litosfera resiste al flusso mentre il materiale più “caldo” nell’astenosfera contribuisce alla sua minore viscosità. L’aumento di temperatura con l’aumentare della profondità è noto come gradiente geotermico ed è graduale all’interno dello strato limite reologico. In pratica, l’RBL è definito dalla profondità alla quale la viscosità delle rocce del mantello scende sotto ~ 10 21 P a ⋅ s. {displaystyle 10^{21}Pa\cdot s.}
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Tuttavia, il materiale del mantello è un fluido non newtoniano, cioè la sua viscosità dipende anche dalla velocità di deformazione. Ciò significa che il LAB può cambiare la sua posizione come risultato dei cambiamenti delle sollecitazioni.
Strato limite composizionale (CBL)Edit
Un’altra definizione del LAB riguarda le differenze di composizione del mantello in profondità. Il mantello litosferico è ultramafico e ha perso la maggior parte dei suoi costituenti volatili, come acqua, calcio e alluminio. La conoscenza di questo impoverimento si basa sulla composizione degli xenoliti del mantello. La profondità alla base del CBL può essere determinata dalla quantità di forsterite nei campioni di olivina estratti dal mantello. Questo perché la fusione parziale del mantello primitivo o astenosferico lascia una composizione arricchita in magnesio, e la profondità alla quale la concentrazione di magnesio corrisponde a quella del mantello primitivo è la base del CBL.