2．2 重力均衡
100多年以前，在横穿北印度的大地测量中发现，喜马拉雅山引起的垂线偏差比假定它只是一个均质地球上的凸起要小得多。这一发现导致了对地壳均衡补偿理论的探索。按照重力均衡原理，在单位截面上，任一个垂直柱体中（无论其高低）的岩石总质量应该是一个常数。这个柱体以一个特殊的“补偿”面为基底，补偿面以下的物质处于均质状态。这样地壳的高度变化将以流体静力平衡的方式支撑着。问题在于，补偿面自身的形态又是怎样的呢？英国人普拉特（Pratt，1854）和艾利（Airy，1855）分别提出了两种截然不同的模型（图3-7）。普拉特认为，地壳较高部分是由于它们具有较低的密度而受到抬升的结果。换言之，在补偿面以上各地的岩石密度是不同的。与这一认识对应，地下的补偿面应该近于处在同一高程上，故以这种补偿方式为基础的普拉特模型可以称作密度补偿模型（图3-7a）。与此相反，艾利认为地球表层各处的物质组成是相同的，地壳和其下伏地幔的关系如同木块浮在水面上的关系那样：如果地表某处的高程比其他地区高出越多，它往下插的深度就会比其他地区大得越多；一般而言，如果某个地区的岩石块体显示出较高的地表高程，其地下的“根”也会比其他块体要向下扎得更深一些。艾利提出的这种补偿模式因此被称作深部补偿模式。深部补偿模式预言的结果与许多地区的地震测深结果是一致的，即大陆地壳与大洋地壳的下插深度相比，要远远大于大陆与洋底之间的高程差（图3-7b）。但现代研究表明，实际地壳均衡补偿过程比这两种理想模型都要复杂，应该是这两者按一定比例结合的结果。这意味着地壳确实存在着（如普拉特模型所指出的）横向物质分布的不均一性，但地表显示的陆洋地形高差，则部分是由密度补偿（约占37％），部分是由深部补偿（约占63％）的结果。