在計算均衡重力較正時，引入了與地形質量相對應的補償質量的概念。地形質量是指地表與平均海水面之間的質量，山脈地區為正質量，海洋地區為負質量。為了正確解釋觀測結果，早在19世紀末進行的大地測量和重力測量都表明，不能把地形質量簡單地看成加在地殼上的負荷（山脈為正負荷，海洋為負負荷）。一種合理的假定是在地下某一深度處，地球處於流體靜平衡狀態，此深度稱為均衡深度，因而在全球範圍內，地表與均衡深度之間的每一個單位橫截面的直立柱體質量必定處處相等，為此在地形下面必定有與其相對應的質量，此質量與地形質量相等，符號相反，該質量稱為補償質量。
基本介紹
- 中文名：補償質量
- 外文名：compensation mass
- 模型1：普拉特一海福特模型
- 模型2：艾里一海斯堪寧模型
- 一級學科：地質科學
- 二級學科：地球物理學
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釋義
在計算均衡重力較正時，引入了與地形質量相對應的補償質量的概念。地形質量是指地表與平均海水面之間的質量，山脈地區為正質量，海洋地區為負質量。為了正確解釋觀測結果，早在19世紀末進行的大地測量和重力測量都表明，不能把地形質量簡單地看成加在地殼上的負荷（山脈為正負荷，海洋為負負荷）。一種合理的假定是在地下某一深度處，地球處於流體靜平衡狀態，此深度稱為均衡深度，因而在全球範圍內，地表與均衡深度之間的每一個單位橫截面的直立柱體質量必定處處相等，為此在地形下面必定有與其相對應的質量，此質量與地形質量相等，符號相反，該質量稱為補償質量。
分布模型
目前主要有補償質量分布不同的兩種均衡模型：普拉特一海福特模型、艾里一海斯堪寧模型。普拉特一海福特模型中的補償質量分布在地表與均衡深度之間的地殼中，艾里一海斯堪寧模型中補償質量集中在與地形對稱的山根中。
普拉特一海福特模型
根據均衡假說，大陸和海洋象柱體一樣分別浮於下面的岩漿面上。按普拉特-海福特（Pratt-Hayford）的假說，這是一個平滑的等壓力面，它與海水面的距離稱均衡深度（目前認為是96公里） ，而山越高則柱體的均衡密度愈小；海越深則其柱體的均衡密度愈大，這時將均衡深度下的柱體體積乘以地殼平均密度與它們各自的拄體均衡密度之差所得之積，稱為補償質量。
艾里一海斯堪寧模型
艾里一海斯堪寧模型認為大陸和海洋對應的柱體按不同深度浮在半粘性的岩漿上，各柱體密度相同，故山愈高陷入岩漿的柱體深度愈大，海愈深則其柱體深度愈小，於是將岩漿密度與柱體密度之差乘以柱體在海平面上（或下）體積所得之積，稱為補償質量。
模型解釋
上述兩種假說得到的補償質量不盡相同，但它們的作用相仿，而且與地形質量對重力測點的影響恰好相反。以艾里一海斯堪寧模型為例作一說明。設高出海平面的地形體積為V，則山根部分的體積也為V，它們對測點的質量影響分別為ρ1V和（ρ1-ρ2）V。所謂校正就是消除其對測點的影響。顯然，假如只是消除海平面上地形質量ρ1V的影響（即扣除它對測點重力值的影響）而不消除山根的影響是不正確的。因此在消除地形質量影響的同時，還要消除山根（或反山根）部分補償質量的影響。補償質量的影響是負的，即（ρ1-ρ2）V的影響；但在校正時，由於校正地形質量影響時相當於扣掉一塊物質，所以在校正補償質量影響時相當於加上一塊物質，有人就將加上的這部分物質質量稱為補償質量。
研究意義
應當指出，補償質量的地形質量的影響總是相反的。假如地殼果真是均衡的，則經過均衡校正後將消除影響，然而，如太平洋中的某些島嶼以及喜馬拉雅山地區經過均衡校正後發現仍然存在某種影響，故而認為那些島嶼下面沒有山根，而喜馬拉雅山下的地殼也不均衡。因此通過對補償質量的研究，對於了解地殼物質的運動趨勢和地殼成因是有意義的。
