地殼均衡理論是指普拉特(J.H.Pratt,1855)和艾里(C.B.Airy,1855)通過對大地測量發現山體下部密度比平原要小，並開始在此方面進行研究。該理論可用來解釋大陸、洋底的形態差異。大陸(或山脈)通過陸殼較厚來補嘗其密度較小帶來的質量不足，洋底則通過深部地幔密度較大的物質來補償洋殼較薄及海水層密度較小帶來的質量不足，從而保持地表形態的相對穩定。
基本介紹
- 中文名：地殼均衡理論
- 外文名：Isostasy theory
- 學科：生態工程
- 領域：環境科學
- 作用：解釋大陸、洋底的形態差異
- 目的：保持地表形態的相對穩定
簡介,研究區的重力場特徵與深部地殼構造,川西地區的地殼均衡厚度,均衡狀態的動力學意義,
簡介
地殼均衡理論均衡理論這個術語用來說明地殼不同部分之間的一種理想平衡狀態。可以把大陸看做一個主要由花崗質組成的寬廣的板塊或筏，由地殼下的下伏物質托著。由於兩種物質密度不同，使得大陸大部分沉沒在密度更大的殼下物質里，就像冰塊浮在水中那樣。在一個稱為補償面的位置之上，物質保持平衡狀態。
強烈的地殼變形和斷裂作用以及特異的構造和頻繁的地震活動使得該區成為了地球科學家們最感興趣的地球科學研究區域之一。 自20世紀80年代以來，國內外許多地球科學家從各自的專業領域出發，採用不同的方法和探測手段(如人工源地震測深、大地電磁測深、天然地震層析成像、接收函式、布格重力異常分析以及構造變形特徵分析等 )對青藏高原及川西地區進行了深入的探測和研究，並取得了大量有意義的成果。特別是2008年5月12日汶川映秀M8.0大地震發生後，地球科學家們對該區的深層結構和構造，以及殼幔物質的分異、調整和運移等深層動力學過程和地表破裂過程給予了關注和研究。
研究區的重力場特徵與深部地殼構造
國內外許多研究者基於青藏高原地域的重力數據進行了多方面的研究，並通過反演得到了青藏高原及其周邊地域面積性的地殼厚度和地殼均衡程度。認為在青藏高原中部的大部分地域其地殼的均衡補償程度較高(即處於相對比較均衡的狀態)，而在青藏高原 的周緣則均衡補償程度較差(即處於過補償或欠補償狀態)川西地區在地表上是由成都平原(盆地)向西進入青藏高原東部的一系列近北東一南西走向和北西一南東走向的山地和高原，在大地構造上是在揚子塊體和巴顏喀拉塊體的接觸地帶。地表地形變化非常劇烈，海拔由四川盆地內部的幾百米陡升至川西高原和山地的幾千米，最大高差可達3500m左右。
川西地區的地殼均衡厚度
為了對比分析理論均衡地殼厚度D與實際地殼厚度M的差異情況，在已確定了實際地殼厚度M的基礎上，還需根據Airy地殼均衡理論來確定其理論均衡厚度D，從而對研究區不同構造 單元的地殼結構進行均衡狀態的分析和研究。標準均衡地殼厚度T的確定根據Airy均衡理論，在地殼均衡的地區，其D與M是一致的。因此，在進行標準均衡地殼厚度T的確定時，應以均衡(穩定)地區的實際地殼厚度M為依據，從而確定該區的標準均衡地殼厚度T。在本研究中，則可用已有的地震探測資料為依據。 以四川盆地中部的遂寧地區為例，其地形高程為320m左右，地震地殼深部探測值Hs為40.5kin，按 Airy的大陸均衡原理 ，t=4.45H，則t=1.43km；相應地在 H=0的地區。貝9可近似地確定T值為39km為此 ，在本研究區，宜選取T=39km作為標準的符合均衡條件的地殼厚度值。
均衡狀態的動力學意義
大陸地殼在漫長的演化發展過程中在不停息地進行著水平和垂直方向上的運移幣調整，並逐漸趨於均衡的穩定狀態。而事實上，作為地球演化史中短暫的一幕，現階段的大陸地殼 中並非所有構造單元都達了到穩定狀態(條件 )。根據 Airy大陸均衡理論：當D與M相差很小或接近於零時，即表明該處已處於或已近於大陸均衡的狀態，地下深處的物質和能量一般不再需要進行特彆強烈的交換、運移和調整，構造活動相對比較穩定。當D與M差異較大時，則意味著該區的大陸地殼處於不均衡狀態，差異值越大則表明其不均衡狀態越強烈，相應地其地下深處介質的物質與能量交換和運移與調整也應更為強烈。當D>M時，根據大陸均衡原理，該區應該“下降”，使地形高度H減小從而亦使D減小以趨於均衡，本研究區中部的藍色區域即屬於此種情形；當D在一定驅動力系的作用下進行的物質與能量交換、運移和調整。將會造成地殼隆升減薄，地形高程亦隨之增高，並導致理論均衡地殼厚度D的增大，從而使D與M的差值逐漸減小，並在漫長的地質演化過程中趨於接近，亦即使大陸地殼趨於均衡狀態，如本研究區西部的巴顏喀拉塊體即屬於此種情形。
