De lithosfeer of steenschaal is het buitenste gedeelte van de vaste Aarde en is ongeveer 80 km dik (Afhankelijk van of het oceanische of continentale lithosfeer betreft). De lithosfeer verschilt van de onderliggende asthenosfeer doordat het gesteente kouder, sterker en rigider is. De lithosfeer omvat behalve de aardkorst het harde bovengedeelte van de mantel.
De lithosfeer bestaat uit de aardkorst en het bovenste gedeelte van de aardmantel. De korst bestaat uit gesteente met de gemiddelde samenstelling van basalt (oceanische korst) of andesiet (continentale korst). De mantel bestaat uit mantelgesteente, dat de samenstelling van peridotiet heeft. Tussen de korst en de mantel bevindt zich een plotselinge overgang in chemische samenstelling, die de Mohorovičić-discontinuïteit (afgekort Moho) wordt genoemd. De grens met de asthenosfeer wordt meestal gedefinieerd door de temperatuur, waarbij de overgang tussen de twee lagen te beschouwen is als een isotherm. Door de hoge temperatuur en druk deformeert de asthenosfeer in tegenstelling tot de lithosfeer alleen op plastische wijze. In de asthenosfeer vindt warmtestroom daarom ook door convectieplaats, de lithosfeer kan zijn warmte alleen door conductie kwijtraken. Wanneer in een gesteente mechanische spanning optreedt, kan dat leiden tot vervorming. Er kan daarbij onderscheid worden gemaakt tussen ductiele deformatie, waarbij het materiaal zonder te breken plastisch vervormt, en brosse deformatie, waarbij na elastische vervorming een breuk in het materiaal ontstaat. De beschrijving van het stromingsgedrag van de gesteenten waaruit de lithosfeer is opgebouwd, wordt ook wel aangeduid als reologie van de lithosfeer.
Eind jaren zeventig werd door o.a. Brace en Goetze een simpel reologisch model voor de continentale lithosfeer opgesteld. In dit simpele model wordt uitgegaan van een aardkorst met de eigenschappen van kwarts, terwijl het daaronder liggende mantelgesteente verondersteld wordt uit olivijn te bestaan. Verder wordt een "normale" geothermische gradiënt verondersteld, waarbij de temperatuur vrijwel lineair toeneemt met de diepte. De brosse sterkte van een gesteente is voornamelijk afhankelijk van de totale druk veroorzaakt door het bovenliggende gesteente. Bij toenemende omgevingsdruk, en dus op toenemende diepte, neemt de brosse sterkte lineair toe.
De ductiele sterkte is daarentegen afhankelijk van een aantal andere fysische parameters, zoals materiaaleigenschappen, temperatuur en vervormingssnelheid. Bij toenemende temperatuur, in dit model dus op toenemende diepte, neemt de viscositeit van het gesteente toe en zal de ductiele sterkte juist exponentieel afnemen.
Het Brace-Goetze profiel voorspelt ook een tweede sterktemaximum direct onder de Moho, in de bovenste mantellaag. Deze laag vertoont niet alleen ductiel gedrag, maar bij hogere deformatiesnelheid kan ook bros gedrag optreden, wat een verklaring kan geven voor aardbevingen in de bovenste mantellaag. Hoewel dit model op een aantal punten goed in overeenstemming is met waargenomen fenomenen, kan het model niet worden beschouwd als een natuurgetrouwe voorstelling van de werkelijke situatie. Berekeningen aan dit model geven slechts een kwalitatieve indicatie; om praktische, kwantitatieve resultaten met betrekking tot de veel grilligere omstandigheden in de werkelijke lithosfeer te berekenen is het model echter te eenvoudig.
De oceanische lithosfeer bevat in tegenstelling tot de continentale lithosfeer vrijwel geen kwarts en heeft daarmee een duidelijk andere samenstelling. De oceanische korst wordt in het model voorgesteld als alleen bestaande uit olivijn. Hierdoor bevat het sterkteprofiel van de oceanische lithosfeer niet twee, maar slechts één sterktemaximum. Naast de samenstelling is ook het temperatuurverloop in de oceanische lithosfeer duidelijk anders dan in de continentale lithosfeer. Nabij de mid-oceanische rug is de gemiddelde temperatuur het hoogst en de gradiënt steil. Het sterktemaximum zal hier dan ook op geringe diepte liggen. Door oceanische spreiding verplaatst de mid-oceanische lithosfeer zich in de loop van miljoenen jaren richting continenten en koelt daarbij langzaam af. Op het sterkteprofiel uit zich dit door een meer geprononceerd en dieper gelegen sterktemaximum.
Maak jouw eigen website met JouwWeb