Die Lithosphäre [litoˈsfɛːrə] (feste Gesteinshülle, von griechisch λίθος líthos ‚Stein‘ und σφαίρα sphära ‚Kugel‘) umfasst die Erdkruste und den lithosphärischen Mantel.
Nach dem rheologischen Modell der Erde befindet sich unterhalb der Lithosphäre die Asthenosphäre. Das Gestein der Lithosphäre weist ein annähernd elastisches Verhalten auf. Der Übergang zur Asthenosphäre ist dadurch gekennzeichnet, dass das Material die Elastizität verliert und sich schließlich duktil vergleichbar einer zähen Flüssigkeit verhält. Dies kann mit Hilfe von seismologischen Messungen untersucht werden.
Die Grenzfläche innerhalb der Lithosphäre zwischen der Kruste und dem darunter liegenden Mantel wird als Mohorovičić-Diskontinuität (kurz: Moho) bezeichnet. Unterhalb eines mittelozeanischen Rückens zeigt die Moho auch den Übergang zur Asthenosphäre an, da dort der lithosphärische Mantel fehlt.
Alle Nutzungsmöglichkeiten der Geothermie werden innerhalb der Lithosphäre entwickelt.
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