Physical Geology, First University of Saskatchewan Edition

O manto é capaz de convectar porque pode deformar-se fluindo ao longo de escalas de tempo muito longas. Isto significa que as placas tectónicas estão a flutuar no manto, como uma jangada a flutuar na água, em vez de descansar sobre o manto como uma jangada sentada no chão. A altura em que a litosfera flutua dependerá do equilíbrio entre a gravidade que puxa a litosfera para baixo, e a força de flutuação à medida que o manto resiste ao movimento descendente da litosfera. Isostase é o estado em que a força da gravidade que puxa a placa em direcção ao centro da Terra é equilibrada pela resistência do manto a deixar a placa afundar.

Para ver como funciona a isostase, considere as jangadas da Figura 3.18. A jangada da direita está sentada sobre betão sólido. A jangada permanecerá na mesma elevação, quer haja duas ou quatro pessoas sobre ela, porque o betão é demasiado forte para deformar. Em contraste, a isóstase está em jogo para as jangadas da esquerda, que flutuam numa piscina cheia de manteiga de amendoim. Com apenas uma pessoa a bordo, a jangada flutua alto na manteiga de amendoim, mas com três pessoas, afunda-se perigosamente baixo. A manteiga de amendoim, em vez de água, é utilizada neste exemplo porque a viscosidade da manteiga de amendoim (a sua rigidez ou resistência ao escoamento) representa mais de perto a relação entre as placas tectónicas e o manto. Embora a manteiga de amendoim tenha uma densidade semelhante à da água, a sua maior viscosidade significa que se uma pessoa for adicionada a uma jangada, demorará mais tempo para que a jangada se assente mais abaixo na manteiga de amendoim que levaria a jangada a afundar-se na água.

A relação da crosta terrestre com o manto é semelhante à relação das jangadas com a manteiga de amendoim. A jangada com uma pessoa sobre ela flutua confortavelmente alta. Mesmo com três pessoas sobre ela, a jangada é menos densa do que a manteiga de amendoim, por isso flutua, mas flutua desconfortavelmente baixa para essas três pessoas. A crosta, com uma densidade média de cerca de 2,6 g/cm3, é menos densa do que o manto (densidade média de ~3,4 g/cm3 perto da superfície, mas mais em profundidade), e por isso flutua sobre o manto. Quando se adiciona peso à crosta através do processo de construção da montanha, a crosta afunda-se lentamente no manto, e o material do manto que lá estava é empurrado para o lado (Figura 3.19, à esquerda). Quando a erosão remove material das montanhas ao longo de dezenas de milhões de anos, diminuindo o peso, a crosta ricocheteia e a rocha do manto flui de volta (Figura 3.19, à direita).

Isostasia e Rebound Glacial

A crosta e o manto respondem de forma semelhante à glaciação. Acumulações espessas de gelo glacial acrescentam peso à crosta, e a crosta diminui, empurrando o manto para fora do caminho. A camada de gelo da Gronelândia, com mais de 2.500 m de espessura, deprime a crosta abaixo do nível do mar (Figura 3.20a). Quando o gelo acaba por derreter, a crosta e o manto recuperarão lentamente (Figura 3.20b), mas a recuperação total levará provavelmente mais de 10.000 anos (3.20c).

p>P>As grandes partes do Canadá ainda estão a recuperar em resultado da perda de gelo glaciar nos últimos 12.000 anos, tal como outras partes do mundo (Figura 3.21). A maior taxa de elevação é numa grande área a oeste de Hudson Bay, onde a folha de gelo Laurentide era a mais espessa, com mais de 3.000 m. O gelo finalmente deixou esta região há cerca de 8.000 anos, e a crosta está actualmente a recuperar a quase 2 cm/ano. Forte ressalto isostático está também a ocorrer no norte da Europa, onde a Folha de Gelo Fenno-Scandian era mais espessa, e na parte oriental da Antárctida, que também sofreu uma perda significativa de gelo durante o Holocénico.

Ressalto glacial num local significa subsidência nas áreas circundantes (Figura 3.21, amarelo através de regiões vermelhas). As regiões em redor das antigas Laurentide e Fenno-Scandian Ice Sheets que foram erguidas quando a rocha do manto foi forçada para o lado e por baixo delas estão agora a diminuir à medida que a rocha do manto volta a fluir.

How Can the Mantle Be Both Solid and Plastic?

You might be wondering how it is possible that Earth’s mantle is solid, rigid rock, and yet it convects and flows like a very viscous liquid. A explicação é que o manto se comporta como um líquido não Newtoniano, o que significa que responde de forma diferente às tensões, dependendo da rapidez com que a tensão é aplicada.

Um bom exemplo de comportamento não Newtoniano é a deformação do Putty Tolo, que pode saltar quando é comprimido rapidamente quando cai, e que se parte se o puxarmos com força. Mas irá deformar-se de uma forma líquida se a tensão for aplicada lentamente. A força da gravidade aplicada durante um período de horas pode causar a sua deformação como um líquido, pingando através de um buraco num tampo de mesa de vidro (Figura 3.22). Da mesma forma, o manto fluirá quando colocado sob a tensão lenta mas constante de uma camada de gelo em crescimento (ou derretimento).