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Isostasia

isostasia - Wikilingue - Encydia

Rocas de la discontinuidad de Mohorovičić expuestas en el Gros Morne National Park, Tierra Nueva.

Isostasia, o movimiento isostático, es el término utilizado en Geología para referirse al estado de equilibrio gravitacional, y sus alteraciones, entre la litosfera y la astenosfera de la Tierra. Ese proceso resulta de la fluctuación de las placas tectónicas sobre el material más denso de la astenosfera, cuyo equilibrio depende de sus densidades relativas y del peso de la placa. Tal equilibrio implica que un aumento del peso de la placa (por espessamento o por deposição de sedimentos, agua o hielo sobre su superficie) lleva a su afundamento, ocurriendo, inversamente, una subida (en general llamada re-emergencia o rebound ), cuando el peso disminuye.

Tabla de contenido

Causas y consecuencias

La isostasia puede ser encarada como el simple reequilibrio en el desplazamiento del volumen de un fluido (en este caso a astenosfera)por la fluctuación de un sólido (en este caso a (litosfera) en un proceso en todo semejante al observado por (Arquimedes).Mientras más pesada la capa litosférica, mayor volumen de material astenosférico debe ser desplazado para que el equilibrio se mantenga. Una imagen sugestiva de este proceso es lo (iceberg): cuánto mayor altura tenga por encima del agua, más profunda estará su base.

En la realidad, las grandes extensiones (placas con miles de kilómetros de largura) y la elevada[viscosidad]de los materiales envueltos hacen estos procesos extremadamente lentos (el reequilíbrio puede llevar millones de años) y sujetos a un complejo juego de efectos, en muchos casos contrarios, resultantes de los procesos de erosão y sedimentação, de la propia geodinâmica y de la tectônica de placas, que empujan las placas en direcciones diversas, provocando su subida o afundamento (tal como una embarcación se inclina y altera el callado cuando empujada por el viento).

Cuando una región de la litosfera alcanza el equilibrio entre el peso relativo de la placa litosférica y su espesor insertado en la astenosfera, se dice que está en equilibrio isostático. Pero, anchas áreas continentales, como la región de los Himalaia, no están en equilibrio, ni parecen tender para él, lo que demuestra la existencia de las otras fuerzas geodinâmicas en juego que permiten el mantenimiento de una topografia que no corresponde a la que sería determinada por la isostasia.

En el caso de los Himalaia, la explicación reside en la impulsión causada por la placa tectónica hindú, comprimiendo lo bordo de la placa eurasiática, que literalmente fuerza la subida de la región que ora se constituye con el más alta del planeta, sin el correspondiente desplazamiento astenosférica (pues tal como acontece en una bóveda, las fuerzas que mantienen aquellas montañas en posición son descargadas lateralmente y no para bajo).

En conclusión, la isostasia es la traducción geológica de la impulsión hidrostática descrita por el principio de Arquimedes: para que exista equilibrio, el aumento del peso de las litosfera traducido en la existencia de elevaciones topográficas (o la presencia de sedimentos o masas de hielo o agua) debe traducirse en un correspondiente afundamento de la placa, y viceversa. Pero, este proceso transcurre en una escala de tiempo geológico y está sujeto a la homeostasia resultante de la complejidad del sistema geológico. Los flujos laterales necesarios para ajustar las variaciones transcurren muy lentamente: la Escandinávia continúa a subir lentamente (cerca de 9 mm/año) por ajustamento isostático en resultado de la desaparición de los hielos de la última glaciação, y así continuará por muchos centenares de miles de años.

Las plantillas explicativos

Archivo:Isostasy.Airy&Pratt.Scheme.png
Hipótesis de Airy (1) y Pratt (2)

Para justificar el relativo equilibrio isostático que se verifica en la Tierra se ha recurrido a varias plantillas explicativos que intentan describir los proceso que conducen, faz a la constantes perturbações impuestas por la geodinâmica, a la retoma de la estabilidad. Las principales plantillas de isostasia usados son:

Los efectos isostáticos de la deposição y de la erosão

Cuando grandes masas de sedimento son depositadas en una región, su inmenso peso puede causar el afundamento isostático de la crusta subyacente. Un proceso inverso ocurre cuando la erosão lleva a la remoção de grandes volúmenes de material, correspondiendo la reducción de la carga sobre la crusta a su subida. Tal proceso lleva a que las capas expuestas en las montañas, a medida que son erodidas, sean sustituidas por otras, que van subiendo debido al movimiento isostático, hasta que el equilibrio sea alcanzado. Ese mecanismo permite traer a la superficie rocas que se formaron la grandes profundidades. Un caso extremo de esta subida (en este caso asociada a la orogénese del Ordovício) es la exposición a la superficie de rocas formadas en la discontinuidad de Mohorovičić en formaciones sitas en el Gros Morne National Park, en la Tierra Nueva.

Para la compreensão de este proceso resulta nuevamente expedita la analogía con el iceberg: a medida que la parte emersa va siendo erodida por la fusión, la parte submersa va emergiendo de forma a mantener constante la proporción entre la masa del hielo emerso y submerso.

La isostasia y la formación de cadenas volcánicas

Aunque sujeto a un conjunto de efectos específicos, dictados por la presencia de magmas muy fluidos y de gases, la isostasia asume un papel de relieve en la evolución de las estructuras volcánicas, en especial en la formación de las caldeiras. A medida que los materiales volcánicos van siendo depositados, construyendo típicamente una gran estructura cónica, su peso perturba al equilibrio isostático, lo que lleva al colapso y afundamento de la parte céntrica de la estructura, formando grandes estructuras circules de abatimiento (que llegan a tener decenas de kilómetros de diámetros), con bordos marcados por fallos.

Son estas estructuras, puramente tectónicas, que generalmente se designan por caldeiras volcánicas y no las crateras, o sea la depresión correspondiente a la boca de emisión de los materiales volcánicos.

Efectos isostáticos de la tectónica de placas

Cuando el movimiento relativo de las placas tectónicas las lleva la colidir, tal corresponde en general a un espessamento de las placas en la zona de colisión. Aún cuando la colisión corresponde a una zona de subducção, lo bordo de la placa continental es engrosado y sobrecarregado con los materiales volcánicos correspondientes a la emergencia de productos de fusión a la superficie (por ejemplo, la cordilheira de los Andes, formada en esta condiciones, tiene cerca de 4000 m de altitud media y llega a los 6962 m de altitud en el pico del Aconcágua).

En las circunstancias atrás apuntadas, más allá de la orogénese que normalmente está asociada a estos eventos (la subida para cima de la superficie), hay también un espessamento para bajo, por forma a compensar el aumento de peso. Más una vez la analogía con el iceberg se aplica.

Pero, tal no significa que la isostasia sea el único mecanismo que equilibra las elevaciones formadas por colisión ente placas, pues, conforme ya fue referido en relación a los Himalaia, las tensiones inter-placas pueden mantener la elevación, distribuyendo lateralmente las correspondientes cargas. De ahí que la aplicación del principio de la isostasia en estas ambientes tectónicos deba ser hecha con gran cautela y considerar los múltiples factores en presencia.

La glacioisostasia - los efectos de la glaciação

La formación de glaciares y de mantos de hielo es uno de los factores más comunes, dada la intercorrência de los periodos glaciares, de desencadeamento de movimientos isostáticos. La acumulação de grandes capas de hielo sobre la superficie lleva al afundamento regional de la crusta, y su fusión, y a la re-emergencia (rebound) correspondiente. Dada la frecuencia e importancia de estos efectos, para los describir fue cunhado el término glacioisostasia.

Dada la diferencia de densidad entre el hielo (o el agua en el caso de la formación de lagos o mares interiores) y las rocas de la litosfera, ha sido deducida una relación aproximada, y muy variable, entre el afundamento debido a espessamento rochoso (con roca con densidad próxima de 3) y lo debido a igual volumen de hielo o agua (densidad próxima de 1), siendo lo debido a la acumulação de hielo (o agua) sólo 30% del debido a roca.

La importancia de los movimientos glacioisostáticos asociados con la última glaciação en la modelação de la línea costeira de la Europa y de la América del Norte es inmensa. En la costa europea, desde los fjords de la Noruega, a la existencia del Mar Báltico y del Mar del Norte y a la criba de Gran Bretaña y de la Irlanda del continente, todo es resultado de la glacioisostasia; la Escandinávia céntrica continúa a subir al ritmo de 9 mm/año. En el lado americano, los Grandes Lagos, la Bahía de Hudson y el extraordinario recorte de la costa árctica del Canadá, son el resultado directo del afundamento y re-emergencia de la crusta en aquella vasta región.

Isostasia y eustasia

El efecto de los movimientos isostáticos sobre el nivel del mar, sea por subida de la espalda o por afundamento, tienen un profundo efecto sobre el nivel medio del mar. Existen playas levantadas, es decir restos de antiguas playas que hoy están situadas la centenares de metros por encima del nivel del mar, y los márgenes de las plataformas continentales presentan profundas gargantas, hoy submersas la centenares de metros de profundidad, que fueron la foz de ríos.

Pero, el efecto de los movimientos isostáticos en general se queda con los efectos eustáticos, ya que, particularmente cuando la glacioisostasia es el factor dominante, el aumento de la acumulação de hielo corresponde a un aprisionamento de agua, retirada por la evaporação del mar, y viceversa. Así, el afundamento isostático por acumulação de hielo corresponde a una descendida glacioeustática del mar que lo tiende la mascarar, siendo el inverso también verdadero. La gran diferencia está en la velocidad de los procesos: las subidas y descendidas del nivel del mar debidas a la eustasia son muy rápidas (hay eventos registrados de subida de algunos metros por década) mientras los procesos isostáticos conducen la variaciones máximas de altitud de la orden del cm por año.

Luego, las grandes variaciones registradas en el nivel medio de los océanos (por ejemplo la subida de más de 130 m del nivel del mar tras la última glaciação) tienen en general una componente debida a la eustasia que excede de lejos a debida a la isostasia, aunque esta, en el largo plazo, sea importante.

Otro factor que contribuye para la complexificação de esta relación es la epirogénese asociada a la isostasia, ya que la subida de los fondos marinos reduce el volumen de las bacias oceânicas, siendo un factor determinante de la variación eustática.

Otra relación indirecta que contribuye para la complejidad atrás apuntada es la variación estérica de las aguas del mar causada por la variación de su temperatura media. Un calentamiento global, que lleva a la fusión de los hielos y a la subida isostática de las áreas de crusta anteriormente recubiertas, conduce también a la subida eustática del mar por liberación del agua de fusión y por aumento de su volumen por expansión térmica.

Del atrás expuesto resulta que, cuando está en causa la variación del nivel del mar y la evolución del trazado de la espalda, la isostasia y la eustasia deben necesariamente ser encaradas como procesos complementarios e interligados que no pueden ser considerados aisladamente.

Por ejemplo, las estimativas de la presente subida eustática de los mares, debida a la fusión de hielos y variación estérica por expansión térmica, es de +2 mm/año, pero cuando medida en diferente espalda tiene valores totalmente diversos debido a la interferencia con la isostasia (por ejemplo en la Finlandia , las aguas del golfo de Bótnia, parecen descender 7 mm/año debido a la fuerte subida isostática de la región (9 mm/año)).

Referencia

Conexiones externas