isostasia

As grandes camadas de gelo da última glaciação permitem uma demonstração da isostasia. O peso de uma grande camada de gelo com 3 a 4 quilómetros de espessura pode afundar a litosfera. Quando o gelo funde, a superfície da terra eleva-se de novo lentamente. O exemplo é muito semelhante ao de um bloco de madeira colocado numa tina com óleo viscoso.
Quando o bloco é libertado, vai procurando encontrar uma posição de equilíbrio determinada pela sua densidade. A velocidade a que esse equilíbrio é retomado é controlada pela viscosidade do óleo.
O que acontece com o bloco de madeira ocorre também com as rochas. A depressão é causada pela rocha que mergulha na astenosfera, ou pelo gelo que pressiona a litosfera, e que retorna à sua posição quando a força causadora da depressão desaparece. Foi o que aconteceu no Norte de Canadá e na Escandinávia quando as camadas glaciares que cobriam estas regiões fundiram há cerca de 7000 anos, pelo que se pode inferir que a flutuação foi lenta e que a astenosfera é extremamente viscosa. Os continentes e montanhas são compostos por rochas de baixa densidade e mantêm-se altos porque são espessos e leves. As bacias oceânicas são topograficamente baixas porque a crosta oceânica é constituída por rochas densas. A isostasia e o facto de a crosta continental ser menos densa que a crosta oceânica são a razão por que a Terra tem dois níveis topográficos: o continental, mais elevado, e o oceânico.
Um ponto importante a ser sublinhado é que a litosfera atua como se "flutuasse" na astenosfera. Algumas vezes, as medidas da gravidade sugerem que uma montanha foi elevada tão rapidamente que o seu cume fica desequilibrado com a pequena raiz de baixa densidade para contrabalançar a sua massa emersa. Esta e outras situações indiciam anomalias gravimétricas locais.
A análise das anomalias gravimétricas conduziu à ideia de uma "compensação" da topografia, tudo se passando como se a densidade das rochas fosse mais fraca do que o que se previa sobre as montanhas e maior sobre os oceanos. Diferentes modelos tentaram explicar este facto. A compensação foi introduzida por Pratt (1855) e depois aprofundada por Hayford (1910). No seu modelo, Pratt admitia qua abaixo de um certo nível uniforme a parte exterior do globo podia ser dividida em blocos, que tinham todas a mesma massa. Como estes blocos não têm todos o mesmo volume, em função da topografia, pode admitir-se a existência de diferentes densidades. A densidade seria maior sob os oceanos que sob as montanhas. Hayford denominou este nível superfície de compensação a partir de uma densidade generalizada de 2,7 sob os oceanos, e situou a profundidade desta superfície a 113,7 quilómetros. Abaixo desta superfície, a influência do relevo não se fazia sentir.
Uma alternativa foi proposta por Airy, que sugeriu que as montanhas e o conjunto da crosta terrestre "flutuam" sob uma matéria de densidade mais elevada. A hipótese de Airy é uma aplicação do princípio de Arquimedes. Como no modelo de Pratt, abaixo de uma determinada profundidade a influência do relevo não se faz sentir, mas a diferença de densidade dos blocos situados abaixo desta superfície é obtida pela combinação, em quantidade variável, de uma matéria pouco densa (d=2,67) e de uma matéria mais densa (d=3,27). Este equilíbrio denomina-se isostático, e designa-se teoria da isostasia o conjunto de hipóteses que procuram interpretar a compensação em profundidade dos relevos superficiais.