حدود الغلاف الصخري والغلاف المائع

يفصل الحد الفاصل بين الغلاف الصخري والغلاف المائع (LAB) الغلاف الصخري القوي ميكانيكيًا عن الغلاف المائع الضعيف. ويمكن تقدير عمق هذا الحد من خلال مقدار الانحناء الذي تعرض له الغلاف الصخري نتيجةً لحملٍ مُطبق على السطح (مثل الانحناء الناتج عن بركان). ^{[ 5 ]} يُعد الانحناء أحد مؤشرات القوة، ولكن يمكن أيضًا استخدام الزلازل لتحديد الحد الفاصل بين الصخور "القوية" و"الضعيفة". تقتصر الزلازل في الغالب على الحد الفاصل داخل الغلاف الصخري القديم والبارد، حيث تصل درجات الحرارة إلى حوالي 650  درجة مئوية. ^{[ 5 ]} يُعد هذا المعيار فعالًا بشكل خاص في الغلاف الصخري المحيطي ، حيث يسهل نسبيًا تقدير درجة الحرارة في الأعماق بناءً على عمر الصخور. ^{[ 6 ]} يكون الحد الفاصل بين الغلاف الصخري والغلاف المائع في أدنى عمق له عند استخدام هذا التعريف. نادراً ما يتم مساواة MBL بالغلاف الصخري، كما هو الحال في بعض المناطق النشطة تكتونياً (مثل مقاطعة الحوض والسلسلة ) يكون MBL أرق من القشرة الأرضية ويكون LAB فوق انقطاع موهوروفيتشيتش .

لا يُستمد تعريف الغلاف الصخري (LAB) كطبقة حدودية حرارية (TBL) من درجة الحرارة، بل من آلية نقل الحرارة السائدة . ^{[ 7 ]} لا يستطيع الغلاف الصخري دعم خلايا الحمل الحراري لأنه قوي، بينما يكون الوشاح الحامل للحرارة تحته أضعف بكثير. في هذا السياق، يفصل الغلاف الصخري بين نظامي نقل الحرارة.التوصيل مقابل الحمل الحراري]. ^{[ 3 ]} مع ذلك، فإن الانتقال من نطاق ينقل الحرارة بشكل أساسي عبر الحمل الحراري في الغلاف المائع إلى الغلاف الصخري الموصل للحرارة ليس بالضرورة مفاجئًا، بل يشمل منطقة واسعة من نقل الحرارة المختلط أو المتغير زمنيًا. يمثل الجزء العلوي من طبقة الحدود الحرارية أقصى عمق تُنقل فيه الحرارة بالتوصيل فقط. أما الجزء السفلي من طبقة الحدود الحرارية فيمثل أقل عمق تُنقل فيه الحرارة بالحمل الحراري فقط. عند أعماق داخلية لطبقة الحدود الحرارية، تُنقل الحرارة بمزيج من التوصيل والحمل الحراري.

تُعرف الطبقة الحدية للتدفق (LAB ) بالطبقة الحدية الريولوجية (RBL). تؤثر درجات الحرارة المنخفضة في الأعماق الضحلة للأرض على لزوجة وقوة الغلاف الصخري. تقاوم المواد الباردة في الغلاف الصخري التدفق، بينما تُساهم المواد "الأكثر دفئًا" في الغلاف المائع في انخفاض لزوجته . يُعرف ارتفاع درجة الحرارة مع ازدياد العمق بالتدرج الحراري الأرضي ، وهو تدريجي داخل الطبقة الحدية الريولوجية. عمليًا، تُحدد الطبقة الحدية الريولوجية بالعمق الذي تنخفض عنده لزوجة صخور الوشاح إلى ما دون قيمة معينة.${\displaystyle 10^{21}Pa\cdot s.}$[ ^{3 ]​}

مع ذلك، فإن مادة الوشاح سائل غير نيوتوني ، أي أن لزوجتها تعتمد أيضاً على معدل التشوه. ^{[ 8 ]} وهذا يعني أن حدود الغلاف الجوي يمكن أن تغير موضعها نتيجة لتغيرات الإجهادات.

يُعرّف مصطلح " الحد الفاصل بين الغلاف الصخري والوشاح" (LAB) أيضًا بأنه اختلاف في تركيب الوشاح في الأعماق. فالوشاح الليثوسفيري فوق قاعدي ، وقد فقد معظم مكوناته المتطايرة، كالماء والكالسيوم والألومنيوم . [ 3 ^{] وتستند معرفة} هذا النقص إلى تركيب صخور الوشاح الدخيلة . ويمكن تحديد عمق قاعدة الحد الفاصل بين الغلاف الصخري والوشاح (CBL) من كمية الفورستريت في عينات الأوليفين المستخرجة من الوشاح. ويعود ذلك إلى أن الانصهار الجزئي للوشاح البدائي أو الوشاح المائع يُخلّف تركيبًا غنيًا بالمغنيسيوم ، حيث يُمثّل العمق الذي يتساوى فيه تركيز المغنيسيوم مع تركيزه في الوشاح البدائي قاعدة الحد الفاصل بين الغلاف الصخري والوشاح. ^{[ 3 ]}

يُعرَّف الحد الفاصل الزلزالي للغلاف الصخري (LAB) (أي المقاس باستخدام الرصد الزلزالي) بوجود غلاف صخري سريع زلزاليًا (أو غطاء غلاف صخري) فوق منطقة منخفضة السرعة (LVZ). ^{[ 3 ]} تشير الدراسات المقطعية الزلزالية إلى أن الحد الفاصل للغلاف الصخري ليس حراريًا بحتًا، بل يتأثر بالانصهار الجزئي. ^{[ 3 ]} يمكن تفسير سبب منطقة السرعة المنخفضة (LVZ) بآليات متنوعة. ^{[ 3 ]} إحدى طرق تحديد ما إذا كانت منطقة السرعة المنخفضة (LVZ) ناتجة عن انصهار جزئي هي قياس الموصلية الكهربائية للأرض كدالة للعمق باستخدام طرق المغناطيسية الأرضية (MT). يميل الانصهار الجزئي إلى زيادة الموصلية، وفي هذه الحالة يمكن تعريف الحد الفاصل للغلاف الصخري (LAB) على أنه حد فاصل بين الغلاف الصخري المقاوم والغلاف المائع الموصل. ^{[ 3 ]}

لأن تدفق الوشاح يحفز اصطفاف المعادن (مثل الأوليفين) لتوليد تباين ملحوظ في الموجات الزلزالية، فإن تعريفًا آخر للحدود الزلزالية بين الغلاف المائع والغلاف الصخري هو الحد الفاصل بين الغلاف المائع المتباين الخواص والغلاف الصخري المتجانس الخواص (أو نمط مختلف من تباين الخواص). ^{[ 9 ]}

تم التعرف على منطقة السرعة المنخفضة الزلزالية (LVZ) لأول مرة بواسطة بينو غوتنبرغ ، الذي يُستخدم اسمه أحيانًا للإشارة إلى قاعدة الحد الفاصل الزلزالي (LAB) أسفل الغلاف الصخري المحيطي. ^{[ 3 ]} يتزامن انقطاع غوتنبرغ مع العمق المتوقع للحد الفاصل الزلزالي في العديد من الدراسات، كما وُجد أنه يزداد عمقًا تحت القشرة الأقدم، مما يدعم الاقتراح بأن هذا الانقطاع مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالحد الفاصل الزلزالي. ^{[ 10 ]} تشير الأدلة المستقاة من الأطوار الزلزالية المحولة إلى انخفاض حاد في سرعة موجات القص على عمق 90-110  كم تحت القشرة القارية . ^{[ 11 ]} تشير الدراسات الزلزالية الحديثة إلى انخفاض بنسبة 5 إلى 10 بالمائة في سرعة موجات القص في نطاق عمق 50 إلى 140  كم تحت أحواض المحيطات .

تحت القشرة المحيطية  ، يتراوح عمق حدّ الغلاف الصخري المحيطي (LAB) بين 50 و140 كيلومترًا، باستثناء المناطق القريبة من سلاسل منتصف المحيط حيث لا يتجاوز عمقه عمق القشرة الجديدة المتكونة. ^{[ 12 ]} تُظهر الأدلة الزلزالية أن الصفائح المحيطية تزداد سماكةً مع مرور الزمن. وهذا يُشير إلى أن حدّ الغلاف الصخري المحيطي تحت الغلاف الصخري المحيطي يزداد عمقًا أيضًا مع عمر الصفيحة. تُشير بيانات أجهزة قياس الزلازل المحيطية إلى وجود حدّ غلاف صخري محيطي حادّ يعتمد على العمر تحت صفيحتي المحيط الهادئ والفلبين، وقد فُسِّر ذلك على أنه دليل على تحكم حراري في سُمك الغلاف الصخري المحيطي. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

تحتوي الغلاف الصخري القاري على أجزاء قديمة مستقرة تُعرف باسم الكراتونات . ويُعدّ نطاق الغلاف الصخري القاري (LAB) صعب الدراسة بشكل خاص في هذه المناطق، حيث تشير الأدلة إلى أن الغلاف الصخري داخل هذا الجزء القديم من القارة يكون في أقصى سماكته، بل ويبدو أنه يُظهر اختلافات كبيرة في السماكة تحت الكراتونات، ^{[ 15 ]} مما يدعم النظرية القائلة بأن سماكة الغلاف الصخري وعمق نطاق الغلاف الصخري القاري يعتمدان على العمر. ويُقدّر عمق نطاق الغلاف الصخري القاري تحت هذه المناطق (المكوّن من دروع ومنصات ) بما بين 200 و250 كيلومترًا. ^{[ 16 ]} أما تحت القشرة القارية لحقبة الحياة الظاهرة ، فيبلغ عمق نطاق الغلاف الصخري القاري حوالي 100 كيلومتر. ^{[ 16 ]}