Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Géoscience a permis de montrer que, pour des massifs montagneux de plusieurs dizaines de kilomètres, la densité de la roche, qui est érodée, importe plus que sa dureté, car «l'isostasie liée à l’élasticité de la lithosphère joue un rôle important dans la dynamique d’érosion de tels massifs».

Cette règle, mise en lumière à partir de l'observation des sommets des Cascades dans l’Ouest américain et de ceux de Patagonie, apparaît contraire à l'idée communément acceptée que les intrusions magmatiques (roches plutoniques) forment des reliefs importants parce qu’elles sont plus résistantes à l’érosion.

Selon principe d’isostasie, «la lithosphère 'flotte' sur une zone de viscosité faible (l’asthénosphère) où les différences de pression ne peuvent être maintenues sur des échelles de temps géologiques (au plus, quelques dizaines de milliers d’années)».

Dans  le cadre de l'étude ici présentée, il a été prouvé que «ce qui détermine le rapport entre la quantité érodée et le changement net de topographie ne dépend, suivant le principe d’isostasie que du rapport de densité entre les roches de surface (érodées), et celle de l’asthénosphère».

On observe, en effet, que «la différence entre ces deux densités est du même ordre de grandeur que la variabilité de la densité des roches de surface»: par exemple, «les roches plutoniques formant les Henry Mountains ont une densité de 2600 kg/m3 et les sédiments avoisinants une densité de 2200 kg/m3», cette différence étant «la même que celle entre la densité des roches plutoniques de surface et celle de l’asthénosphère (3200 kg/m3)». L'érosion des roches denses cause ainsi «un rebond isostatique deux fois plus important que celui des roches sédimentaires, expliquant pourquoi celles-ci se retrouvent en contre-bas».

Les simulations numériques montrent que «la pente créée par cette différence d’élévation entre l’intrusion et son encaissant mène à son érosion préférentielle et à un rebond encore plus important, expliquant pourquoi les zones élevées et denses des reliefs terrestres sont souvent celles qui s’érodent le plus vite, malgré leur résistance apparente à l’érosion».

En outre, il a été également démontré que «cette amplification du rebond isostatique des roches denses ne peut être observée que pour des objets de taille importante (de plusieurs dizaines de kilomètres de rayon) en raison de la rigidité de la lithosphère (rigidité flexurale)».

Ainsi, alors qu'on a «l’habitude de penser que ce qui est léger doit se trouver plus haut que ce qui est lourd», le principe d’isostasie permet de comprendre ce phénomène déroutant qui fait que ces roches forment des reliefs élevés parce qu'elles sont denses, et «non parce qu’elles sont 'dures'».