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Isostasia Isostasia, ou movimento isostático, é o termo utilizado em Geologia para se referir ao estado de equilíbrio gravitacional, e as suas alterações, entre a litosfera e a astenosfera da Terra. Esse processo resulta da flutuação das placas tectónicas sobre o material mais denso da astenosfera, cujo equilíbrio depende das suas densidades relativas e do peso da placa. Tal equilíbrio implica que um aumento do peso da placa (por espessamento ou por deposição de sedimentos, água ou gelo sobre a sua superfície) leva ao seu afundamento, ocorrendo, inversamente, uma subida (em geral chamada re-emergência ou rebound), quando o peso diminui. Causas e consequênciasA isostasia pode ser encarada como o simples reequilibrio no deslocamento do volume de um fluido (neste caso a astenosfera) pela flutuação de um sólido (neste caso a litosfera) num processo em tudo semelhante ao observado por Arquimedes. Quanto mais pesada a camada litosférica, maior volume de material astenosférico deve ser deslocado para que o equilíbrio se mantenha. Uma imagem sugestiva deste processo é o iceberg: quanto maior altura tiver acima da água, mais profunda estará a sua base. Na realidade, as grandes extensões (placas com milhares de quilômetros de comprimento) e a elevada viscosidade dos materiais envolvidos tornam estes processos extremamente lentos (o reequilíbrio pode levar milhões de anos) e sujeitos a um complexo jogo de efeitos, em muitos casos contrários, resultantes dos processos de erosão e sedimentação, da própria geodinâmica e da tectônica de placas, que empurram as placas em direcções diversas, provocando a sua subida ou afundamento (tal como uma embarcação se inclina e altera o calado quando empurrada pelo vento). Quando uma região da litosfera atinge o equilíbrio entre o peso relativo da placa litosférica e a sua espessura inserida na astenosfera, diz-se que está em equilíbrio isostático. Contudo, largas áreas continentais, como a região dos Himalaia, não estão em equilíbrio, nem parecem tender para ele, o que demonstra a existência das outras forças geodinâmicas em jogo que permitem a manutenção de uma topografia que não corresponde à que seria determinada pela isostasia. No caso dos Himalaias, a explicação reside na impulsão causada pela placa tectónica indiana, comprimindo o bordo da placa eurasiática, que literalmente força a subida da região que ora se constitui com o mais alta do planeta, sem a correspondente deslocação astenosférica (pois tal como acontece numa abóbada, as forças que mantêm aquelas montanhas em posição são descarregadas lateralmente e não para baixo). Em conclusão, a isostasia é a tradução geológica da impulsão hidrostática descrita pelo princípio de Arquimedes: para que exista equilíbrio, o aumento do peso das litosfera traduzido na existência de elevações topográficas (ou a presença de sedimentos ou massas de gelo ou água) deve traduzir-se num correspondente afundamento da placa, e vice-versa. Contudo, este processo decorre numa escala de tempo geológico e está sujeito à homeostasia resultante da complexidade do sistema geológico. Os fluxos laterais necessários para ajustar as variações decorrem muito lentamente: a Escandinávia continua a subir lentamente (cerca de 9 mm/ano) por ajustamento isostático em resultado do desaparecimento dos gelos da última glaciação, e assim continuará por muitas centenas de milhares de anos. Os modelos explicativos Para justificar o relativo equilíbrio isostático que se verifica na Terra tem-se recorrido a vários modelos explicativos que tentam descrever os processo que conduzem, face às constantes perturbações impostas pela geodinâmica, à retoma da estabilidade. Os principais modelos de isostasia usados são:
Os efeitos isostáticos da deposição e da erosãoQuando grandes massas de sedimento são depositadas numa região, o seu imenso peso pode causar o afundamento isostático da crusta subjacente. Um processo inverso ocorre quando a erosão leva à remoção de grandes volumes de material, correspondendo a redução da carga sobre a crusta à sua subida. Tal processo leva a que as camadas expostas nas montanhas, à medida que são erodidas, sejam substituídas por outras, que vão subindo devido ao movimento isostático, até que o equilíbrio seja atingido. Esse mecanismo permite trazer à superfície rochas que se formaram a grandes profundidades. Um caso extremo desta subida (neste caso associada à orogénese do Ordovício) é a exposição à superfície de rochas formadas na descontinuidade de Mohorovičić em formações sitas no Gros Morne National Park, na Terra Nova. Para a compreensão deste processo resulta novamente expedita a analogia com o iceberg: à medida que a parte emersa vai sendo erodida pela fusão, a parte submersa vai emergindo de forma a manter constante a proporção entre a massa do gelo emerso e submerso. A isostasia e a formação de caldeiras vulcânicasEmbora sujeito a um conjunto de efeitos específicos, ditados pela presença de magmas muito fluidos e de gases, a isostasia assume um papel de relevo na evolução das estruturas vulcânicas, em especial na formação das caldeiras. À medida que os materiais vulcânicos vão sendo depositados, construindo tipicamente uma grande estrutura cónica, o seu peso perturba ao equilíbrio isostático, o que leva ao colapso e afundamento da parte central da estrutura, formando grandes estruturas circulares de abatimento (que chegam a ter dezenas de quilómetros de diâmetro), com bordos marcados por falhas. São estas estruturas, puramente tectónicas, que geralmente se designam por caldeiras vulcânicas e não as crateras, ou seja a depressão correspondente à boca de emissão dos materiais vulcânicos. Efeitos isostáticos da tectónica de placasQuando o movimento relativo das placas tectónicas as leva a colidir, tal corresponde em geral a um espessamento das placas na zona de colisão. Mesmo quando a colisão corresponde a uma zona de subducção, o bordo da placa continental é engrossado e sobrecarregado com os materiais vulcânicos correspondentes à emergência de produtos de fusão à superfície (por exemplo, a cordilheira dos Andes, formada nesta condições, tem cerca de 4000 m de altitude média e chega aos 6962 m de altitude no pico do Aconcágua). Nas circunstâncias atrás apontadas, para além da orogénese que normalmente está associada a estes eventos (a subida para cima da superfície), há também um espessamento para baixo, por forma a compensar o aumento de peso. Mais uma vez a analogia com o iceberg se aplica. Contudo, tal não significa que a isostasia seja o único mecanismo que equilibra as elevações formadas por colisão ente placas, pois, conforme já foi referido em relação aos Himalaia, as tensões inter-placas podem manter a elevação, distribuindo lateralmente as correspondentes cargas. Daí que a aplicação do princípio da isostasia nestas ambientes tectónicos deva ser feita com grande cautela e considerar os múltiplos factores em presença. A glacioisostasia - os efeitos da glaciaçãoA formação de glaciares e de mantos de gelo é um dos factores mais comuns, dada a intercorrência dos períodos glaciares, de desencadeamento de movimentos isostáticos. A acumulação de grandes camadas de gelo sobre a superfície leva ao afundamento regional da crusta, e a sua fusão, e à re-emergência (rebound) correspondente. Dada a frequência e importância destes efeitos, para os descrever foi cunhado o termo glacioisostasia. Dada a diferença de densidade entre o gelo (ou a água no caso da formação de lagos ou mares interiores) e as rochas da litosfera, tem sido deduzida uma relação aproximada, e muito variável, entre o afundamento devido a espessamento rochoso (com rocha com densidade próxima de 3) e o devido a igual volume de gelo ou água (densidade próxima de 1), sendo o devido à acumulação de gelo (ou água) apenas 30% do devido a rocha. A importância dos movimentos glacioisostáticos associados com a última glaciação na modelação da linha costeira da Europa e da América do Norte é imensa. Na costa europeia, desde os fiordes da Noruega, à existência do Mar Báltico e do Mar do Norte e à separação da Grã-Bretanha e da Irlanda do continente, tudo é resultado da glacioisostasia; a Escandinávia central continua a subir ao ritmo de 9 mm/ano. No lado americano, os Grandes Lagos, a Baía de Hudson e o extraordinário recorte da costa árctica do Canadá, são o resultado directo do afundamento e re-emergência da crusta naquela vasta região. Isostasia e eustasiaO efeito dos movimentos isostáticos sobre o nível do mar, seja por subida das costas ou por afundamento, têm um profundo efeito sobre o nível médio do mar. Existem praias levantadas, isto é restos de antigas praias que hoje estão situadas a centenas de metros acima do nível do mar, e as margens das plataformas continentais apresentam profundas gargantas, hoje submersas a centenas de metros de profundidade, que foram a foz de rios. Contudo, o efeito dos movimentos isostáticos em geral combina-se com os efeitos eustáticos, já que, particularmente quando a glacioisostasia é o factor dominante, o aumento da acumulação de gelo corresponde a um aprisionamento de água, retirada pela evaporação do mar, e vice-versa. Assim, o afundamento isostático por acumulação de gelo corresponde a uma descida glacioeustática do mar que o tende a mascarar, sendo o inverso também verdadeiro. A grande diferença está na velocidade dos processos: as subidas e descidas do nível do mar devidas à eustasia são muito rápidas (há eventos registados de subida de alguns metros por década) enquanto os processos isostáticos conduzem a variações máximas de altitude da ordem do cm por ano. Logo, as grandes variações registadas no nível médio dos oceanos (por exemplo a subida de mais de 130 m do nível do mar depois da última glaciação) têm em geral uma componente devida à eustasia que excede de longe a devida à isostasia, embora esta, no longo prazo, seja importante. Outro factor que contribui para a complexificação desta relação é a epirogénese associada à isostasia, já que a subida dos fundos marinhos reduz o volume das bacias oceânicas, sendo um factor determinante da variação eustática. Outra relação indirecta que contribui para a complexidade atrás apontada é a variação estérica das águas do mar causada pela variação da sua temperatura média. Um aquecimento global, que leva à fusão dos gelos e à subida isostática das áreas de crusta anteriormente recobertas, conduz também à subida eustática do mar por libertação da água de fusão e por aumento do seu volume por expansão térmica. Do atrás exposto resulta que, quando está em causa a variação do nível do mar e a evolução do traçado das costas, a isostasia e a eustasia devem necessariamente ser encaradas como processos complementares e interligados que não podem ser considerados isoladamente. Por exemplo, as estimativas da presente subida eustática dos mares, devida à fusão de gelos e variação estérica por expansão térmica, é de +2 mm/ano, mas quando medida em diferentes costas tem valores totalmente diversos devido à interferência com a isostasia (por exemplo na Finlândia, as águas do golfo de Bótnia, parecem descer 7 mm/ano devido à forte subida isostática da região (9 mm/ano)). Bibliografia
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