SEARA DA CIÊNCIA
    GEOLOGIA
    A ISOSTASIA

MODELOS DE ISOSTASIA

Pierre Bouguer, aquele mesmo que veio para a América do Sul com La Condamine para medir o comprimento do arco meridiano, notou algo esquisito quando tentava medir a densidade de uma montanha. Como muitos sábios daquele tempo, Bouguer adorava usar pêndulos em suas medidas. O célebre Prof. Girassol, personagem da série Tintim criada pelo desenhista belga Hergé, é um exemplo desse estereótipo de cientista dos séculos passados, sempre com um pêndulo na mão. Pois bem, Bouguer usou um pêndulo parado - isto é, um fio de prumo - em sua tentativa de medir a densidade média de uma montanha.

A ideia era simples. Normalmente, um fio de prumo indica a vertical do lugar, isto é, deve apontar na direção do centro da Terra. Perto de uma montanha, porém, o fio de prumo deveria se deslocar em relação à vertical, aproximando-se um pouco da montanha. Bouguer fez alguns cálculos e verificou que, medindo esse desvio relativo, poderia obter uma estimativa para a relação entre a densidade média da montanha e a densidade média da Terra. Só que os resultados foram surpreendentes e inesperados. Bouguer achou valores muito pequenos para a densidade da montanha, inconsistentes com o que esperava de sua estimativa para a massa da montanha. Em algumas medidas, o pêndulo se desviava para longe da montanha! Em outras palavras, a montanha parecia ser menos densa que a planície. Hoje, esse tipo de resultado é conhecido como "anomalia de Bouguer". E, lembrando o que vimos no início dessas páginas, deu início ao conceito de isostasia.

A primeira explicação para esses curiosos resultados veio em 1885, quando George Airy e John Pratt propuseram, independentemente um do outro, modelos para a variação de densidade observada. Em 1889, o geólogo americano Clarence Dutton propôs o termo isostasia segundo o qual existe um balanceamento da crosta terrestre. Segundo essa ideia, a camada superficial da Terra, relativamente rígida, repousa sobre um substrato mais denso. Parecido com os blocos de madeira flutuando sobre a água. Hoje, sabe-se que essa camada corresponde à crosta e a parte do manto superior, integrando o que chamamos de litosfera. O substrato mais profundo e denso é o manto sólido que se comporta como um fluido viscoso que escorre em tempos geológicos e no qual ocorrem deformações plásticas.

Os modelos de Airy e de Pratt têm diferenças fundamentais. No modelo de Airy, as densidades nas diversas partes da crosta são aproximadamente iguais. As montanhas são mais altas por terem raízes mais profundas. Já no modelo de Pratt, a camada superior rígida é composta de blocos que têm, aproximadamente, a mesma profundidade, mas são de densidades diferentes. Nesse caso, as montanhas são mais elevadas por serem compostas de rochas de menor densidade que as existentes nas regiões vizinhas.

Como seria de se esperar, hoje se sabe que os dois modelos co-existem. As montanhas são mais espessas, como no modelo de Airy, mas, as densidades podem variar lateralmente, como no modelo de Pratt. Ambos os modelos concordam que, em um nível profundo existe uma pressão constante ao longo de vastas regiões, chamado de nível de compensação. A pressão nesse nível seria dada pela fórmula da pressão hidrostática, .

Os dois modelos explicam de forma satisfatória várias observações sobre a crosta terrestre. Os continentes são mais elevados que a crosta no fundo do mar porque são menos densos. E, sendo menos densos, precisam ser mais espessos para compensar o equilíbrio nas profundezas. Nas regiões montanhosas, a crosta é mais profunda. Realmente, os dados atuais concordam com essas suposições. A densidade média da crosta continental (cerca de 2,7 g/cm3) é menor que a densidade média da crosta oceânica (cerca de 3,0 g/cm3).

Modelos mais recentes, como o proposto pelo geólogo holandês Felix Venning, descreve a crosta como uma placa elástica que pode se deformar para distribuir as cargas topográficas sobre uma grande região. Na verdade, podemos dizer que o assunto todo ainda é objeto de pesquisa. A hipótese básica da isostasia, segundo a qual a crosta flutua em equilíbrio dinâmico sobre um substrato viscoso pode ser considerada bem sucedida e serve de molde para modelos cada vez mais complexos que aparecem nas revistas especializadas.


Autor: José Airton Paiva - Departamento de Física da UFC