ISOSTASIA

ITG A. POZZO
LICEO TECNOLOGICO
ISOSTASIA
INDIRIZZO: Costruzioni, Ambiente, Territorio - opzione B
GEOLOGIA E TERRITORIO
Classe 3^ - 3 ore settimanali
Schede a cura del prof. Romano Oss
la crosta continentale, ma anche quella oceanica e quindi tutta la
litosfera in genere, galleggiano sul mantello che in realtà non è un
substrato compatto e rigido ma anzi risulta avere un comportamento
plastico che permette un certo movimento al di sopra di essa.
Quindi dovrà esistere una sorta di equilibrio tra il mantello e la crosta,
altrimenti quest'ultima affonderebbe.
Il termine ISOSTASI viene spesso utilizzato in scienza per indicare uno
stato di equilibrio.
In geologia si utilizza il termine ISOSTASIA per indicare l’equilibrio che
le placche tettoniche presentano rispetto al mantello.
Verso la fine del 1800 venne enunciato da Dutton il principio dell'isostasia
secondo la quale le masse rocciose sono in equilibrio al di sopra della massa del
mantello, cioè in pratica queste masse di crosta galleggiano sul mantello come
farebbe un pezzo di legno sull'acqua, e dipendendo dalla densità di questo, cioè il
suo peso, questo pezzo di legno sporge più o meno dall'acqua.
Nelle figure accanto
alcune relazioni tra
elementi con diversa
densità; notare che la
densità media della
crosta è assunta pari
a 2,7 grammi per
centimetro cubo.
Ma già in precedenza due studiosi (Pratt e Airy nel 1855) hanno cercato di
trovare delle formule che spiegassero il comportamento delle masse
rocciose che costituiscono la crosta, al di sopra del mantello.
Se scomponiamo una determinata porzione di crosta in varie parti, in
particolare in "prismi", questi avranno delle densità variabili, poiché si è visto
che la crosta terrestre, ma tutta la terra in generale non è omogenea, cioè
non è tutta uguale, quindi alcune parti possono essere più pesanti di altre e
questi avranno di conseguenza un comportamento diverso nei confronti del
mantello.
Secondo l'ipotesi di Pratt esiste un livello di base, alla stessa profondità,
sul quale poggiano tutti questi prismi e le variazioni di densità dei prismi si
traducono in una differente elevazione sulla superficie; quindi i prismi più
densi saranno quelli più depressi, mentre quelli più leggeri saranno quelli
che avranno una maggiore elevazione sulla superficie. Quindi per Pratt
deve essere costante il prodotto delle singole densità per la relative altezze
dei prismi; infatti crescendo la densità deve diminuire l'altezza per
mantenere costante il prodotto.
Per Airy invece la densità della crosta è molto bassa e per lo più costante
e la profondità alla quale questi prismi poggiano sul mantello dipende
dallo spessore della crosta in quel punto, cioè dall'altezza del prisma di
crosta che si considera; in pratica il concetto è molto simile all'equilibrio che
instaura il ghiaccio con l'acqua: sappiamo infatti che il ghiaccio ha una densità
minore dell'acqua e quindi vi galleggia sopra anche se solo 11% circa della
massa emerge dall'acqua il rimanente 89% è sommerso, quindi se un iceberg
sporge sulla superficie di più di un altro vuole anche dire che questo possiede
anche una massa maggiore che è sott'acqua, in parole povere quelli che più si
innalzano dal mare sono anche quelli che più vi affondano.
Secondo questa ipotesi allora un prisma di terra più si innalza e più deve
affondare nel mantello, e l'affondamento è tanto minore quanto maggiore è
la differenza tra la densità del substrato (il mantello) e la parte soprastante
(il prisma di crosta); questa proprietà è naturalmente comune a tutti i corpi
galleggianti e chiarisce perché un iceberg esce dall'acqua solo per 11%
della sua massa perché la densità del ghiaccio è molto simile a quella
dell'acqua.
Ancora non è chiaro quali dei due modelli è quello che si ritrova nella realtà
e quindi non possiamo escludere nessuna delle due possibilità
considerando anche che non solo i prismi hanno altezze diverse ma anche
che la densità può variare all'interno di uno stesso prisma, ma sembra che
la teoria di Airy giustifichi meglio le condizioni che troviamo in natura.
Con i modelli di Pratt e Airy si
possono fare dei calcoli
teorici per stabilire se una
certa zona è in equilibrio sul
suo substrato o è soggetta ad
innalzamenti o abbassamenti;
infatti la Terra non è mai in
perfetto equilibrio e vi sono
sempre delle modificazioni
che possono rompere
l'equilibrio raggiunto in milioni
di anni.
Questi squilibri possono essere generati da fenomeni connessi con i grandi
movimenti delle placche, o attraverso la periodica copertura di masse
glaciali, come i passaggi da ere glaciali a ere interglaciali con il
conseguente cambiamento di peso al di sopra di determinate zone, o anche
grazie a fenomeni connessi con erosione e denudamento tettonico;
infatti questo tende a spostare i sedimenti dalle parti più alte e a deporli in
quelle più basse e di conseguenza le parti erose tenderanno a risalire
poiché il loro peso è diminuito (come per la catena Himalaiana che si sta
alzando, ma non è chiaro se questo è dovuto all'isostasia o al fatto che la
placca Indiana sta costantemente spingendo verso quella Asiatica, mentre
quelle parti dove si ha accumulo dei sedimenti aumentano la loro massa e
tenderanno quindi a sprofondare.
Un esempio molto interessante è quello che coinvolge la penisola
Scandinava e la Groenlandia: queste zone sono state più volte coperte,
durante le ere glaciali, da vaste calotte di ghiacci con spessore che
raggiungevano i 2-3 Km che hanno apportato un peso aggiuntivo e quindi
hanno costretto "il prisma" Scandinavo e Groenlandese ad affondare
maggiormente nel mantello poiché il suo peso è aumentato (addirittura la
superficie topografica della parte centrale della Groenlandia è tanto depressa
da trovarsi a quote più basse del livello del mare; Ma cosa succede quando,
entrando in un era interglaciale, i ghiacci iniziano a sciogliersi ed a ritirarsi?
Naturalmente il "prisma" non sarà più in equilibrio e quindi tenderà a
ricercarlo sollevandosi.
È appunto quello che sta succedendo, in particolare per la Scandinavia,
infatti questa si sta alzando con una velocità variabile tra 2 e 9 millimetri
all'anno e questo innalzamento è documentato dalla presenza di spiagge
marine a varie quote. Si ritiene che per tornare al suo equilibrio isostatico
originario la Scandinavia dovrà innalzarsi per altri 200 metri.
Questo innalzamento è tuttora in
atto anche se la calotta dei ghiacci
si è ritirata da vari millenni e questo
è dovuto all'alta viscosità del
mantello che ha un comportamento
plastico ma durante intervalli di
tempo molto lunghi (migliaia di
anni).