Le terme « isostasie » (du grec isos, égal, et stasis, arrêt) traduit l'état d'équilibre des roches de la croûte terrestre par rapport au manteau sous-jacent. Ce phénomène implique que, au-dessus d'une certaine profondeur, appelée niveau de compensation, la masse des roches crustales superficielles est partout la même quelle que soit l'altitude des reliefs. En dessous du niveau de compensation, il n'y a pas de variations significatives de densité.
Le phénomène d'isostasie fut mis en évidence, pour la première fois, il y a plus de 250 ans par l'astronome français Pierre Bouguer. Lors de l'expédition au Pérou de 1736-1743, menée afin de mesurer la longueur d'un arc de méridien terrestre, Bouguer mit en évidence, à cette occasion, une différence significative de la pesanteur entre des mesures effectuées dans les Andes et au niveau de la mer. Un siècle plus tard, des observations similaires dans l'Himalaya furent apportées par George Everest, indiquant que l'attraction gravitationnelle des montagnes apparaît systématiquement plus faible que prévue par les modèles prenant en compte l'excès de masse de celles-ci.
On doit aux Britanniques George Biddell Airy (1801-1892) et John Henry Pratt (1809-1871) les premières tentatives d'explication du phénomène observé. Leurs hypothèses sont apparemment antagonistes. Selon Airy, la compensation du relief topographique est assurée par la présence en profondeur d'une racine de même densité que les roches de surface et donc de densité plus faible que le manteau environnant. Cette « racine légère » profonde diminue la pesanteur totale associée au relief. Selon Pratt, la compensation résulte d'une variation latérale de densité dans la croûte terrestre et la partie supérieure du manteau à l'aplomb du relief. Selon ces deux hypothèses, la pression exercée en dessous de la profondeur de compensation est de nature hydrostatique, c'est-à-dire que le poids des colonnes de matière unitaires situées au-dessus du niveau de compensation est constant.
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